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ADI：小體積、低功耗、抗噪聲，移動(dòng)醫(yī)療三大關(guān)卡

本文作者：任苙萍點(diǎn)擊： 2016-06-28 08:01

前言：

焦點(diǎn)1：生命體征偵測(cè)

隨著全球陸續(xù)邁入高齡社會(huì)，傳統(tǒng)醫(yī)療管理模式受到挑戰(zhàn)，強(qiáng)調(diào)＂醫(yī)養(yǎng)結(jié)合＂的醫(yī)療照護(hù)產(chǎn)業(yè)因而備受關(guān)注。根據(jù)法國(guó)市場(chǎng)調(diào)研公司 ReportLinker 在今年4月底發(fā)布報(bào)告顯示，2015 年全球醫(yī)療傳感器市場(chǎng)產(chǎn)值預(yù)估為 82.1 億美元。2016～2022 年該市場(chǎng)將以復(fù)合年成長(zhǎng)率 (CAGR) 為 8.5% 的速度穩(wěn)步上揚(yáng)——包括診斷、監(jiān)測(cè)、醫(yī)療、攝影、保健和健身等應(yīng)用，至 2022 年可達(dá) 150.1億美元；而就醫(yī)成本攀升，人們有增加居家保健服務(wù)的傾向。此外，全世界癌癥、急性心肌梗塞和糖尿病例增加，加上術(shù)后康復(fù)需求，亦帶動(dòng)醫(yī)療傳感器市場(chǎng)迅速茁壯。

在可預(yù)見的未來，監(jiān)測(cè)設(shè)備因?yàn)殚T診、護(hù)理中心和居家照護(hù)的病患監(jiān)測(cè)需求上升，將是增長(zhǎng)最快的產(chǎn)品；而制造商為增加用于居家照護(hù)的便攜式醫(yī)療裝置市場(chǎng)滲透率，將建置或增加遠(yuǎn)程病患監(jiān)測(cè)功能，亦有助醫(yī)療傳感器的銷售。就供貨商類型而言，一階占 48%、二階占 36%、三階占 16%；從地理區(qū)域觀察，北美由于改善醫(yī)療保健基礎(chǔ)設(shè)施、高階醫(yī)療裝置需求，以及居家治療與完善通路結(jié)構(gòu)的力道驅(qū)動(dòng)，囊括半數(shù)市場(chǎng)份額，歐洲和亞太區(qū)各占 25%，其中亞太區(qū)是成長(zhǎng)最快者，診所診斷及后續(xù)治療程序?yàn)閼?yīng)用大宗。領(lǐng)頭廠商如附表所示。

表：2015 醫(yī)療傳感器前十大供貨商

排名	供貨商
1	日立醫(yī)療系統(tǒng) (Hitachi Medical Systems)
2	飛利浦 (Philips)
3	西門子醫(yī)療 (Siemens Healthcare)
4	東芝醫(yī)療事業(yè) (Toshiba Medical Systems) ※現(xiàn)由 Canon 并購(gòu)
5	意法半導(dǎo)體 (STMicroelectronics N.V.)
6	亞德諾半導(dǎo)體 (Analog Devices)
7	愛特梅爾 (Atmel) ※現(xiàn)由戴樂格半導(dǎo)體 (Dialog Semiconductor并購(gòu))
8	安華高 (Avago)
9	博通 (Broadcom) ※現(xiàn)由 Avago 并購(gòu)
10	恩智浦半導(dǎo)體 (NXP)

資料來源：ReportLinker公司 (2016/04)

移動(dòng)醫(yī)療增添環(huán)境變數(shù)
作為美國(guó)醫(yī)療傳感器及模擬混合信號(hào)處理首屈一指供貨商的 ADI，創(chuàng)立迄今逾 50 個(gè)年頭，歷經(jīng)多次策略性組織調(diào)整，在相關(guān)線性組件、混合信號(hào)、微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 和數(shù)字處理器有完整布署。在便攜／穿戴式醫(yī)療產(chǎn)品耕耘甚久的 ADI 亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理王勝表示，從出貨的單片數(shù)量來看，目前運(yùn)動(dòng)手環(huán)等消費(fèi)電子仍明顯多于專業(yè)市場(chǎng)，但基于下列原因，ADI 相當(dāng)看好輕量級(jí)專業(yè)設(shè)備的發(fā)展前景。首先，醫(yī)療院所檢測(cè)不一定在定點(diǎn)發(fā)生，更多時(shí)候是由醫(yī)護(hù)人員以手持或行動(dòng)裝置進(jìn)行，甚至要用戶隨身攜帶實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；其次，心電圖、血壓、血糖等監(jiān)測(cè)須長(zhǎng)時(shí)間或定期追蹤，促使醫(yī)務(wù)需求往家用市場(chǎng)延伸。

照片人物：ADI 亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)理王勝

最后是醫(yī)療服務(wù)商的興起，與銀發(fā)小區(qū)或民政系統(tǒng)的串聯(lián)，或?qū)?dòng)租賃醫(yī)療設(shè)備的成長(zhǎng)。王勝指出，專業(yè)產(chǎn)品＂認(rèn)證＂送檢流程耗時(shí)長(zhǎng)，有時(shí)單是排隊(duì)就須耗上大半年，有心此道的業(yè)者對(duì)于開發(fā)周期與產(chǎn)品性能的拿捏格外重要。他提醒，專業(yè)行動(dòng)醫(yī)療設(shè)備的開發(fā)有三大關(guān)卡須克服：小體積、低功耗，且精確度不容妥協(xié)；若是手持或穿戴，還須顧慮電池容量小、如何延長(zhǎng)工作時(shí)間的問題。此外，行動(dòng)醫(yī)療由于工作環(huán)境可能不如大醫(yī)院專用檢查室理想，對(duì)于噪聲處理須更細(xì)膩，足以應(yīng)對(duì)生物電位、阻抗、動(dòng)作、溫濕度與環(huán)境等干擾，才不會(huì)令數(shù)據(jù)失準(zhǔn)。

王勝透露，ADI 之所以能在便攜式／穿戴式醫(yī)療裝置表現(xiàn)突出，尤其在生物電位測(cè)量如ECG、光電式測(cè)量、生物阻抗、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)與溫度等五項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域，皆已取得商用成果；美國(guó)通用電子、中國(guó)邁瑞醫(yī)療等領(lǐng)頭的醫(yī)療巨頭是ADI的重要客戶，今年更與健康信息公司 LifeQ 共同開發(fā)＂非侵入式＂人體體征信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以追蹤心率、睡眠質(zhì)量、血乳酸、卡路里攝取量，以及透過唾液皮質(zhì)醇做壓力標(biāo)記等生理參數(shù)。ADI早先已有量產(chǎn)集多種傳感器輸入于一身的低功耗生物阻抗計(jì)量單芯片 ADuCM350，可協(xié)助快速開發(fā)血糖儀與體脂計(jì)及其他傳感器信號(hào)的采集。

AFE精度決定信號(hào)質(zhì)量，光電偵測(cè)方興未艾
ADuCM350 整合可配置多傳感器開關(guān)矩陣、硬件波形發(fā)生器和離散傅立葉變換 (DFT) 引擎構(gòu)成的 16 位精度＂模擬前端＂(AFE)，并備有處理子系統(tǒng)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軟件開發(fā)環(huán)境，支持完整產(chǎn)品開發(fā)路線圖。在生理指標(biāo)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的過程，負(fù)責(zé)擷取信號(hào)、模擬濾波、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和功率放大的 AFE 是重要橋梁，對(duì)后續(xù)信號(hào)處理及數(shù)據(jù)判讀影響甚巨。ADI 用于心電圖/心率 (ECG /HRM) 和生物電位量測(cè)的 AFE 產(chǎn)品 AD8232，納入雙極高通及低通濾波器，可消除動(dòng)作噪聲和電極半電池電位；未指定運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)，可打造三極低通濾波器以消除額外噪聲。

圖：AD8232是高效AFE產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用在各項(xiàng)行動(dòng)醫(yī)療設(shè)備

資料來源：ADI網(wǎng)站

為提高系統(tǒng)線路頻率和共模抑制性能，AD8232 內(nèi)置一個(gè)放大器用于右側(cè)驅(qū)動(dòng) (RLD) 等受驅(qū)導(dǎo)聯(lián)應(yīng)用，使用者可依個(gè)別需求選擇濾波器的截止頻率；然一旦放大器軌電壓發(fā)生導(dǎo)聯(lián)脫落等突變，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出導(dǎo)聯(lián)脫落指示信號(hào)。＂生命體征偵測(cè)＂是醫(yī)療診斷與治療基礎(chǔ)，而＂生物光電＂(Biophotonics) 更是新興領(lǐng)域；以可見光 (通常是綠光) 或紅外光感測(cè)手腕、手指指腹或耳垂的微血管血液流動(dòng)，以偵測(cè)心率即為典型應(yīng)用之一。為避免高的功耗消耗，動(dòng)作對(duì)測(cè)量精度的影響或環(huán)境光線影響信號(hào)接收，ADI 光電傳感器模塊 ADPD 系列因內(nèi)部集成的光電二極管 (PD) 接收端電容小、噪聲少，可提高靈敏度，同時(shí)集成業(yè)內(nèi)最好的環(huán)境光抑制處理機(jī)制。

ADI 精密濾波技術(shù)可將環(huán)境光的高頻干擾拒于門外，讓 ADPD 系列可專注接收窄幅脈沖及微弱光信號(hào)——ADPD142 已將光電二極管、LED、AFE、LED 驅(qū)動(dòng)與環(huán)境光抑制等整合其中；ADPD174 進(jìn)一步解決系統(tǒng)級(jí)光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)加工，大幅提高產(chǎn)品精度和一致性，同時(shí)降低系統(tǒng)成本、縮短開發(fā)周期。在低功耗表現(xiàn)方面，ADI 在不影響信號(hào)傳送的情況下，縮小接收端光電二極管電容，進(jìn)而減少 LED 發(fā)光時(shí)間的脈沖寬度，盡可能保留電力，頗具系統(tǒng)宏觀。

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