ADI移动医疗电子方案--全体征信号监测技术方案

近年来，随着IoT的广泛应用，数据采集结合无线传输成为有利搭档，大大提高了人们对数据变化监测的力度。瞬时间，人们发现传感器带来的价值被进一步放大了。结合创新的体征信号采集、处理技术，以及例如供电技术、新型通讯技术等传感器相关领域周边技术的发展，催生了一批以创新传感器技术为核心的医疗健康新兴产品与服务模式，以可穿戴为代表的移动医疗市场正是这样兴起。

中国移动医疗市场初长成背后的思考：医疗数据的“多面性”

近年来，移动医疗市场持续增长，特别是中国移动医疗市场始终保持2位数以上的高增长。然而回归高增长后的行业洞察，医疗行业其实是一个数据密集型行业，相对于传统医疗，移动医疗对于数据的依赖更为突出，可以说移动医疗的本质就是用户医疗数据的管理。

一方面，医疗健康领域应用采集的数据多种多样，大致可分为如下几个类型：

生理生物数据采集，这也是医疗传感器最常用到的领域，包括人体体征数据、生理标识，以及因生物性反应产生的生化、生电、热力、光学等变化数据；

对健康可能造成影响的环境数据采集；

包括动作、姿势、压力等物理类数据可能影像健康安全状态；

摄入食物是否符合健康标准，而对食物成分新鲜度等进行数据采集。

图1. 传感器在医疗健康领域的数据采集类型（来源于：蛋壳研究院）。

另一方面，对于数据准确性的高要求也已成为众多创新医疗传感技术真正进入医疗市场的主要障碍。可以说，作为医疗健康数据的入口，数据的准确度是医疗传感技术最大的应用价值。

盘点：ADI重量级移动医疗体征数据监测方案大起底

作为《2017年移动医疗与健身传感器全球市场分析报告》深刻剖析全球市场后总结出的行业领头羊，ADI在信号链前端达到了全体征监测技术覆盖，例如光电，阻抗，生理电势，体温，运动以及环境等：

图2. 一图汇总ADI移动医疗全体征监测方案。

光电测量：在体征信号监测技术中，光电测量手段其实是近年来非常火的技术，可用于测量心率、血氧含量以及血压等。而为什么这几年这么火，也是因为精细的结构、光学设计等技术的突破，据ADI介绍，就如何抑制内部反射光与外部环境光，即降低干扰这一点而言，业界就花了1~2年时间才搞定。

事实上，在光电法测量生理体征信号方面，ADI的ADPD系列传感器及信号处理方案正在被几乎所有大的品牌客户设计使用，例如代表性的ADPD174可以说是目前市面上集成度非常高的光电测量模组，在集成光电二极管，LED，模拟前端采集AFE，LED驱动器以及环境光抑制等的同时，兼具小体积，低功耗（源于其灵活的配置），不仅可用于专业医疗诊断级产品也可适用于消费级的产品相关体征信号的采集。

图3. 工艺和设计才是光电测量技术关键，ADI在光电领域积累多年。

生理电势&阻抗：目前，生理电势&阻抗测量最成熟的应用就是测量呼吸以及心电图（ECG）。就ECG而言，ADI其实提供了单导联和多导联两种方案，以性价比为优势的单导联ADI心率监护仪模拟前端AD8233因其超小体积和超低功耗等特点，目前已被多家心电手环和心电胸贴厂商看重并应用。而对应单导联方案，ADI另外一款高集成度的ADAS1000集成多导联心电，呼吸及起搏器检测等功能于一身，是高性能诊断级ECG监测的首选方案；

图4. 从面向移动医疗的单导联到针对专业医疗的多导联，ADI推出系统级ECG方案。

其次，生理电势&阻抗测量的另一重要应用就是体脂（BMI） 分析以及对情绪的监测。一方面，通过阻抗测量技术监测PPG信号，测量压力，另一方面，结合光电测量法，测量心率变异性，通过算法将二者结合，即可分析出更深入的情绪压力监测产品。

图5. 情绪压力监测已成移动医疗新方向，ADI提供相应模块助力客户time to market。

运动监测：由于在运动检测唤醒模式下仅为300 nA的超低功耗特性，ADI的ADXL362在运动监测方面是一款堪称极致的方案，其超低功耗的特征已成为可穿戴运动监测设备的理想解决方案。而继ADXL362之后，ADI推出的升级方案ADXL363，更是再度提升了整体性能，其在输出数据速率为100 Hz时功耗低于2 µA，在运动触发唤醒模式下功耗为270 nA。

图6.运动监测MEMS产品ADXL362因其超低功耗被ADI成为“极致产品”。

环境：当然，除了这几大领域的重量级产品推出，包括像紫外UV、空气质量监测等环境监测产品ADI都已一一布局。据ADI介绍，紫外测量其实和光电测量手段类似，只是侧重点不同。另外，紫外的特殊点在于它是一个相对值，需要多组测试数据，因而也需要做大量的实验来比对，虽然目前ADI还没有正式推出量产产品，但是在这一块的技术积累已经很深入，推出高性能产品只是时间问题。

打通完整信号链路，ADI强调提供系统级解决方案

当然，对于移动医疗应用而言，仅是信号链前端的数据采集方案是远远不够的，由于应用场景的扩展融合，在注重性能、指标的同时兼顾实用性、小型化以及成本因素已经成为行业共识。ADI认为移动医疗讲求短平快，完整或者近乎完整的解决方案是客户刚需。

图7. 收购Linear后，ADI进一步加强电源&能量采集优势。

因此，如何在发挥ADI最强项的信号调理和信号处理能力基础上，集成电源、无线传输等完整信号链，推出模组、甚至是完整的系统级解决方案都是ADI布局移动医疗的重中之重。特别是在收购Linear之后，引入了其特色的电源&能量采集方案，ADI可谓如虎添翼。从前端信号的采集，ADC调理，CPU处理，再到无线传输上云端，ADI已经打通一条完整的信号链路。

图8. 系统级解决方案成移动医疗市场刚需，ADI携全信号链产品发力。

众所周知，医疗数据的准确度主要取决于前端数据采集产品的性能、测量方案和位置以及背后的算法三个因素。此外，传感器数据标准的建立和大数据分析的应用将成为影响数据再医疗健康领域应用的两个重要外围因素影响，在当前IoT+AI的开放大环境下，ADI更加扩宽合作，希望通过第三方合作伙伴突破彼此的“行业天花板”，真正做到1+1》2。