【導讀】在醫療產(chǎn)業(yè)中，有越來(lái)越多小巧、隨身的可穿戴設備，成為監測病人生理狀態(tài)的最佳工具，隨著(zhù)人工智能（AI）技術(shù)的快速發(fā)展，這些可穿戴設備也變得更為精準、智能，能夠提早預判病人的身體狀況變化，以便提供早期預警、及早救護或給藥，挽救更多病人的寶貴生命。本文將為您介紹結合人工智能技術(shù)的可穿戴設備的最新發(fā)展，以及由艾睿電子代理的ADI、安森美（onsemi）、村田（Murata）公司的相關(guān)解決方案。
人工智能和可穿戴技術(shù)的完美結合
在醫療保健應用中使用可穿戴設備，其實(shí)已經(jīng)存在了很長(cháng)一段時(shí)間，像是助聽(tīng)器便是最常見(jiàn)的可穿戴設備。在1980年代后期，數字助聽(tīng)器的發(fā)明，代表著(zhù)這個(gè)行業(yè)也開(kāi)始朝向數字化轉變，隨后可穿戴設備以各種形式發(fā)展，在醫療保健領(lǐng)域應用日趨廣泛。
如今，在智能傳感器、人工智能和機器學(xué)習技術(shù)的支持下，可穿戴設備正被積極用于像是遠程病人監護、早期診斷、監測慢性病，從而改善患者的日常健康和生活方式，甚至可以用于處理緊急健康情況。智能可穿戴設備在醫療保健領(lǐng)域的使用一直在增長(cháng)，預計這些設備將在未來(lái)幾年為美國節省約2000億美元的行業(yè)成本。預計到2025年，全球智能可穿戴設備市場(chǎng)預計將達到1800億美元。
總體而言，由于可穿戴設備具備移動(dòng)性、自主性、準確性和易用性，結合人工智能技術(shù)的可穿戴設備，將成為醫療保健服務(wù)提供者的絕佳輔助工具。尤其是在COVID-19疫情時(shí)期，當使用適當的醫療設施變得更加困難時(shí)，人工智能可穿戴設備顯得尤為重要。
目前已經(jīng)有使用AI和聲音偵測，來(lái)進(jìn)行遠程心臟監測的可穿戴設備，也有利用AI和大數據技術(shù)，來(lái)預測女性生育能力的設備，或是面向盲人和視障人士的AI可穿戴設備，用以在環(huán)境中導航并避免與周?chē)系K物發(fā)生碰撞，以及可幫助聾人“感受”環(huán)境的AI可穿戴設備，用以改善殘障人士的活動(dòng)能力，對許多糖尿病等慢性病患者來(lái)說(shuō)，AI可穿戴設備也可隨時(shí)監測患者的血糖變化，自動(dòng)注射胰島素，來(lái)改善糖尿病患者的生活質(zhì)量。
人工智能和可穿戴技術(shù)的完美結合，可將可穿戴設備生成的醫療保健數據通過(guò)人工智能算法進(jìn)行處理，以產(chǎn)生及時(shí)的推論，從而使醫療保健從業(yè)者能夠做出具有數據支持的決策?？纱┐髟O備還可以使醫療保健專(zhuān)業(yè)人員能夠通過(guò)遠程醫療，進(jìn)行及時(shí)干預來(lái)促進(jìn)遠程護理。結合高速互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍和可訪(fǎng)問(wèn)性的擴大，以及對以較低成本提供更好治療選擇的需求不斷增長(cháng)，正在推動(dòng)將人工智能驅動(dòng)的可穿戴設備結合起來(lái)的各種創(chuàng )新應用與產(chǎn)品，未來(lái)將具有巨大的發(fā)展潛力，并將繼續震撼整個(gè)行業(yè)。
完整的產(chǎn)品線(xiàn)滿(mǎn)足穿戴健康監護設備需求
ADI針對可穿戴健康監護設備領(lǐng)域，已經(jīng)投入相當多的心力，利用ADI的光學(xué)、阻抗、生物電位和運動(dòng)傳感器技術(shù)與信號調理專(zhuān)業(yè)知識，可以設計多種可穿戴健康監護設備（如健身手環(huán)、體育腕表或計步器）。ADI提供高度集成的精密、低功耗片上計量?jì)x的ADuCM350開(kāi)發(fā)平臺，該平臺集成16位精密模擬前端（AFE）、Cortex M3處理子系統，和業(yè)界標準軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，并可采用鈕扣電池供電，依靠ADI豐富的標準轉換器、線(xiàn)性和混合信號組件產(chǎn)品組合，可完成各種分立式設計。
ADI用以開(kāi)發(fā)可穿戴健康監護設備的產(chǎn)品相當多樣，像是ADPD4100、ADPD4101、AD8233、ADF7030、ADF7030-1、ADP530、ADPD105、ADPD106與ADPD107。ADPD4100、ADPD4101是多模式傳感器前端，AD8233則是用于心電圖（ECG）及其他生物電測量應用的集成信號調理模塊，還有ADF7030這款高性能、低功耗、169MHz ISM頻段無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器IC、ADF7030-1這款高性能、sub-GHz無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器IC，還可搭配ADP530這款150 mA/500 mA、高效率、超低功耗降壓穩壓器、ADPD105這款集成I2C的亮度測量前端、ADPD106這款集成一個(gè)輸出和SPI的亮度測量前端，以及ADPD107這款集成SPI的亮度測量前端。
此外，ADI產(chǎn)品還包括ADuCM3029、ADUCM350、ADXL354、ADXL355與ADXL362。ADuCM3029是一款集成電源管理和256Kb嵌入式閃存的超低功耗ARM Cortex-M3 MCU，以及ADUCM350這款集成Cortex M3內核的可配置阻抗網(wǎng)絡(luò )分析儀和恒電位儀，搭配ADXL354這款帶模擬輸出的低噪聲、低漂移、低功耗3軸加速度計、ADXL355這款帶數字輸出的低噪聲、低漂移、低功耗3軸加速度計、ADXL362這款微功耗、3軸、±2 g/±4 g/±8 g數字輸出MEMS加速度計，可賦予可穿戴健康監護設備更豐富的功能。
ADI還推出多種參考設計，可以加快客戶(hù)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度，像是CN0133、CN0160、CN0159與CN0274。CN0133是利用精密模擬微控制器ADuC7024和數字加速度計ADXL345檢測低g加速度的參考設計，還有用于USB外設隔離器電路的CN0160、用于USB電纜隔離器電路的CN0159，以及超低功耗獨立運動(dòng)開(kāi)關(guān)的CN0274。
為空間受限的可穿戴醫療產(chǎn)品提供完整解決方案
安森美針對可穿戴醫療產(chǎn)品也有相當完整的解決方案，看好護理點(diǎn)技術(shù)和設備市場(chǎng)的興起，允許在患者附近進(jìn)行更多測試和診斷，從而提高有效性和成功率。像是各種醫學(xué)檢測技術(shù)（血糖、氧飽和度、快速鏈球菌等）的進(jìn)步，以及液體活檢等非侵入性基因組診斷，以便最低限度地為患者提供改進(jìn)的即時(shí)診斷和更快的治療選擇。
安森美廣泛的圖像傳感器產(chǎn)品組合則為相機制造商提供了多種選擇，以滿(mǎn)足從可穿戴設備和消費電子產(chǎn)品，到苛刻的工業(yè)、醫療和汽車(chē)應用的所有可能終端應用的要求。結合安森美先進(jìn)的封裝和產(chǎn)品小型化技術(shù)，安森美為尺寸、性能和系統集成至關(guān)重要的醫療應用提供了一系列技術(shù)，像是解決助聽(tīng)器制造商在過(guò)去40多年中高度受限的空間要求，安森美已證明在該領(lǐng)域的領(lǐng)導地位。
以助聽(tīng)器應用為例，安森美一直是助聽(tīng)器制造商超低功耗解決方案的領(lǐng)導者，其相關(guān)技術(shù)包括Audiology DSP系統，相關(guān)產(chǎn)品包括EZAIRO 5900、EZAIRO 7100、Ezairo 8300、EZAIRO 7160 SL與EZAIRO 7111。EZAIRO 5900系列具有兩個(gè)獨立且完全可編程的信號處理內核，每個(gè)內核都具有獨特的屬性；EZAIRO 7100系列可滿(mǎn)足高級助聽(tīng)器和聽(tīng)力植入設備的高性能和嚴格的功耗要求；以及Ezairo 8300這款先進(jìn)的音頻處理器，具有6個(gè)可編程或半可編程處理內核，可提供高度的并行性和靈活性；EZAIRO 7160 SL則是一個(gè)基于DSP的開(kāi)放式可編程混合模塊，可在助聽(tīng)器中實(shí)現無(wú)線(xiàn)連接；EZAIRO 7111則是一款基于DSP的開(kāi)放式可編程混合模塊，專(zhuān)為非無(wú)線(xiàn)助聽(tīng)器而設計。
此外，安森美還推出AYRE SA3291這款用于助聽(tīng)器的預配置無(wú)線(xiàn)DSP系統，具有多達8個(gè)WDRC通道，這是采用近場(chǎng)磁感應（NFMI）技術(shù)的預配置無(wú)線(xiàn)DSP系統，使助聽(tīng)器能夠無(wú)線(xiàn)同步程序模式和音量控制，并將感應線(xiàn)圈信號從一個(gè)助聽(tīng)器傳輸到另一個(gè)助聽(tīng)器。當與中繼設備結合使用時(shí)，Ayre SA3291除了遠程控制功能外，還可以通過(guò)藍牙?實(shí)現立體聲音頻流等功能。
滿(mǎn)足醫療保健設備的低功耗、可靠連接需求
隨著(zhù)電子產(chǎn)品越來(lái)越多地滲透到醫療保健領(lǐng)域，電子技術(shù)的進(jìn)步不斷增強醫療保健設備的功能。村田處于這些電子技術(shù)進(jìn)步的最前沿，并且是有助于塑造全球醫療保健未來(lái)的關(guān)鍵技術(shù)提供商。
醫療保健設備越來(lái)越多地相互連接，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行連接，這些醫療保健設備要求具備低功耗、可靠連接的特性。村田推出的射頻（RF）模塊是經(jīng)過(guò)驗證、具備卓越射頻性能的產(chǎn)品，可協(xié)助客戶(hù)輕松地在大多數設備中建立連接，即使是那些空間有限且需要保持低功耗的設備，也能夠達成規格的要求。該組合模塊（Wifi a/b/g/n/ac/ax + 藍牙5.2.）Type 1XL的村田料號是LBEE5ZZ1XL-774，將相當易于設計并支持天線(xiàn)匹配，可應用于電子健康／家庭監測、血壓計、血糖儀等醫療設備的連接功能。
另一款村田推出的MBN52832藍牙?模塊，村田的料號是WSM-BL241-ADA-008，尺寸只有7.4 x 7.0 x 0.9 mm，憑借村田的封裝技術(shù)，村田的藍牙?模塊非常小，因此可讓客戶(hù)的產(chǎn)品擁有更多空間。其采用金屬涂層屏蔽技術(shù)，消除了對金屬罐屏蔽的需求，并最大限度地減少了客戶(hù)的成本和尺寸，當空間非常寶貴時(shí)，可在不犧牲藍牙?功能或功率的情況下保持較小的空間。該藍牙模塊已經(jīng)涵蓋射頻設計，無(wú)需為高頻模擬設計而煩惱，并已經(jīng)通過(guò)FCC/IC/CE/TELEC測試，因此認證模塊要容易得多，其使用嵌入式MCU模塊，是最簡(jiǎn)單和最小的解決方案，還提供板載天線(xiàn)模塊。
該藍牙?模塊通過(guò)良好的射頻設計，可以在更長(cháng)的范圍內繼續使用更高的數據速率，若使用較低的數據速率，則通信距離可以更長(cháng)。村田的模塊經(jīng)過(guò)精心調校，具有良好的射頻性能，還支持匹配客戶(hù)應用所需的天線(xiàn)，可應用于各種個(gè)人保健設備，像是血壓監測儀、溫度計、助聽(tīng)器、血糖儀、胰島素泵、皮膚貼片等產(chǎn)品。
結語(yǔ)
可穿戴醫療設備已經(jīng)成為重視健康人士與各種慢性病患者的最佳伙伴，也能夠協(xié)助醫生做為治療上的參考依據，將大大改變醫療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現況。本文介紹的ADI、安森美、村田的產(chǎn)品解決方案，將能夠提供開(kāi)發(fā)穿戴醫療設備時(shí)完整的產(chǎn)品組合，有意進(jìn)軍穿戴醫療設備市場(chǎng)的廠(chǎng)商，請直接與艾睿電子聯(lián)系，以獲得更多完整的產(chǎn)品信息與技術(shù)支持。
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