基于人工智能的可穿戴技术医疗应用方案

可穿戴设备结合人工智能

技术进入医疗产业

在医疗产业中，有越来越多小巧、随身的可穿戴设备，成为监测病人生理状态的最佳工具，随着人工智能（AI）技术的快速发展，这些可穿戴设备也变得更为精准、智能，能够提早预判病人的身体状况变化，以便提供早期预警、及早救护或给药，挽救更多病人的宝贵生命。本文将为您介绍结合人工智能技术的可穿戴设备的最新发展，以及由艾睿电子代理的ADI、安森美（onsemi）、村田（Murata）公司的相关解决方案。

 

人工智能和可穿戴技术的完美结合

在医疗保健应用中使用可穿戴设备，其实已经存在了很长一段时间，像是助听器便是最常见的可穿戴设备。在1980年代后期，数字助听器的发明，代表着这个行业也开始朝向数字化转变，随后可穿戴设备以各种形式发展，在医疗保健领域应用日趋广泛。

如今，在智能传感器、人工智能和机器学习技术的支持下，可穿戴设备正被积极用于像是远程病人监护、早期诊断、监测慢性病，从而改善患者的日常健康和生活方式，甚至可以用于处理紧急健康情况。智能可穿戴设备在医疗保健领域的使用一直在增长，预计这些设备将在未来几年为美国节省约2000亿美元的行业成本。预计到2025年，全球智能可穿戴设备市场预计将达到1800亿美元。

总体而言，由于可穿戴设备具备移动性、自主性、准确性和易用性，结合人工智能技术的可穿戴设备，将成为医疗保健服务提供者的绝佳辅助工具。尤其是在COVID-19疫情时期，当使用适当的医疗设施变得更加困难时，人工智能可穿戴设备显得尤为重要。

目前已经有使用AI和声音侦测，来进行远程心脏监测的可穿戴设备，也有利用AI和大数据技术，来预测女性生育能力的设备，或是面向盲人和视障人士的AI可穿戴设备，用以在环境中导航并避免与周围障碍物发生碰撞，以及可帮助聋人“感受”环境的AI可穿戴设备，用以改善残障人士的活动能力，对许多糖尿病等慢性病患者来说，AI可穿戴设备也可随时监测患者的血糖变化，自动注射胰岛素，来改善糖尿病患者的生活质量。

人工智能和可穿戴技术的完美结合，可将可穿戴设备生成的医疗保健数据通过人工智能算法进行处理，以产生及时的推论，从而使医疗保健从业者能够做出具有数据支持的决策。可穿戴设备还可以使医疗保健专业人员能够通过远程医疗，进行及时干预来促进远程护理。结合高速互联网的覆盖范围和可访问性的扩大，以及对以较低成本提供更好治疗选择的需求不断增长，正在推动将人工智能驱动的可穿戴设备结合起来的各種创新应用与产品，未来将具有巨大的发展潜力，并将继续震撼整个行业。

完整的产品线满足

穿戴健康监护设备需求

ADI针对可穿戴健康监护设备领域，已经投入相当多的心力，利用ADI的光学、阻抗、生物电位和运动传感器技术与信号调理专业知识，可以设计多种可穿戴健康监护设备（如健身手环、体育腕表或计步器）。ADI提供高度集成的精密、低功耗片上计量仪的ADuCM350开发平台，该平台集成16位精密模拟前端（AFE）、Cortex M3处理子系统，和业界标准软件开发环境，并可采用钮扣电池供电，依靠ADI丰富的标准转换器、线性和混合信号组件产品组合，可完成各种分立式设计。

ADI用以开发可穿戴健康监护设备的产品相当多样，像是ADPD4100、ADPD4101、AD8233、ADF7030、ADF7030-1、ADP530、ADPD105、ADPD106与ADPD107。ADPD4100、ADPD4101是多模式传感器前端，AD8233则是用于心电图（ECG）及其他生物电测量应用的集成信号调理模块，还有ADF7030这款高性能、低功耗、169MHz ISM频段无线电收发器IC、ADF7030-1这款高性能、sub-GHz无线电收发器IC，还可搭配ADP530这款150 mA/500 mA、高效率、超低功耗降压稳压器、ADPD105这款集成I2C的亮度测量前端、ADPD106这款集成一个输出和SPI的亮度测量前端，以及ADPD107这款集成SPI的亮度测量前端。

此外，ADI产品还包括ADuCM3029、ADUCM350、ADXL354、ADXL355与ADXL362。ADuCM3029是一款集成电源管理和256Kb嵌入式闪存的超低功耗ARM Cortex-M3 MCU，以及ADUCM350这款集成Cortex M3内核的可配置阻抗网络分析仪和恒电位仪，搭配ADXL354这款带模拟输出的低噪声、低漂移、低功耗3轴加速度计、ADXL355这款带数字输出的低噪声、低漂移、低功耗3轴加速度计、ADXL362这款微功耗、3轴、±2 g/±4 g/±8 g数字输出MEMS加速度计，可赋予可穿戴健康监护设备更丰富的功能。

ADI还推出多种参考设计，可以加快客户的产品开发速度，像是CN0133、CN0160、CN0159与CN0274。CN0133是利用精密模拟微控制器ADuC7024和数字加速度计ADXL345检测低g加速度的参考设计，还有用于USB外设隔离器电路的CN0160、用于USB电缆隔离器电路的CN0159，以及超低功耗独立运动开关的CN0274。

为空间受限的可穿戴医疗产品

提供完整解决方案

安森美针对可穿戴医疗产品也有相当完整的解决方案，看好护理点技术和设备市场的兴起，允许在患者附近进行更多测试和诊断，从而提高有效性和成功率。像是各种医学检测技术（血糖、氧饱和度、快速链球菌等）的进步，以及液体活检等非侵入性基因组诊断，以便最低限度地为患者提供改进的即时诊断和更快的治疗选择。

安森美广泛的图像传感器产品组合则为相机制造商提供了多种选择，以满足从可穿戴设备和消费电子产品，到苛刻的工业、医疗和汽车应用的所有可能终端应用的要求。结合安森美先进的封装和产品小型化技术，安森美为尺寸、性能和系统集成至关重要的医疗应用提供了一系列技术，像是解决助听器制造商在过去40多年中高度受限的空间要求，安森美已证明在该领域的领导地位。

以助听器应用为例，安森美一直是助听器制造商超低功耗解决方案的领导者，其相关技术包括Audiology DSP系统，相关产品包括EZAIRO 5900、EZAIRO 7100、Ezairo 8300、EZAIRO 7160 SL与EZAIRO 7111。EZAIRO 5900系列具有两个独立且完全可编程的信号处理内核，每个内核都具有独特的属性；EZAIRO 7100系列可满足高级助听器和听力植入设备的高性能和严格的功耗要求；以及Ezairo 8300这款先进的音频处理器，具有6个可编程或半可编程处理内核，可提供高度的并行性和灵活性；EZAIRO 7160 SL则是一个基于DSP的开放式可编程混合模块，可在助听器中实现无线连接；EZAIRO 7111则是一款基于DSP的开放式可编程混合模块，专为非无线助听器而设计。

此外，安森美还推出AYRE SA3291这款用于助听器的预配置无线DSP系统，具有多达8个WDRC通道，这是采用近场磁感应（NFMI）技术的预配置无线DSP系统，使助听器能够无线同步程序模式和音量控制，并将感应线圈信号从一个助听器传输到另一个助听器。当与中继设备结合使用时，Ayre SA3291除了远程控制功能外，还可以通过蓝牙实现立体声音频流等功能。

 

满足医疗保健设备的低功耗、

可靠连接需求

随着电子产品越来越多地渗透到医疗保健领域，电子技术的进步不断增强医疗保健设备的功能。村田处于这些电子技术进步的最前沿，并且是有助于塑造全球医疗保健未来的关键技术提供商。

医疗保健设备越来越多地相互连接，并通过网络进行连接，这些医疗保健设备要求具备低功耗、可靠连接的特性。村田推出的射频（RF）模块是经过验证、具备卓越射频性能的产品，可协助客户轻松地在大多数设备中建立连接，即使是那些空间有限且需要保持低功耗的设备，也能够达成规格的要求。该组合模块（Wifi a/b/g/n/ac/ax + 蓝牙5.2.）Type 1XL的村田料号是LBEE5ZZ1XL-774，将相当易于设计并支持天线匹配，可应用于电子健康／家庭监测、血压计、血糖仪等医疗设备的连接功能。

另一款村田推出的MBN52832蓝牙模块，村田的料号是WSM-BL241-ADA-008，尺寸只有7.4 x 7.0 x 0.9 mm，凭借村田的封装技术，村田的蓝牙模块非常小，因此可让客户的产品拥有更多空间。其采用金属涂层屏蔽技术，消除了对金属罐屏蔽的需求，并最大限度地减少了客户的成本和尺寸，当空间非常宝贵时，可在不牺牲蓝牙功能或功率的情况下保持较小的空间。该蓝牙模块已经涵盖射频设计，无需为高频模拟设计而烦恼，并已经通过FCC/IC/CE/TELEC测试，因此认证模块要容易得多，其使用嵌入式MCU模块，是最简单和最小的解决方案，还提供板载天线模块。

该蓝牙模块通过良好的射频设计，可以在更长的范围内继续使用更高的数据速率，若使用较低的数据速率，则通信距离可以更长。村田的模块经过精心调校，具有良好的射频性能，还支持匹配客户应用所需的天线，可应用于各种个人保健设备，像是血压监测仪、温度计、助听器、血糖仪、胰岛素泵、皮肤贴片等产品。

结语

可穿戴医疗设备已经成为重视健康人士与各种慢性病患者的最佳伙伴，也能够协助医生做为治疗上的参考依据，将大大改变医疗产业的发展现况。本文介绍的ADI、安森美、村田的产品解决方案，将能够提供开发穿戴医疗设备时完整的产品组合，有意进军穿戴医疗设备市场的厂商，请直接与艾睿电子联系，以获得更多完整的产品信息与技术支持。

编辑：黄飞