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ADI体征信号监测技术助力智能穿戴设备提升健康监测
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ADI体征信号监测技术助力智能穿戴设备提升健康监测ADI体征信号监测技术助力智能穿戴设备提升健康监测

根据IDC最新公布的数据显示,可穿戴设备19Q1全球出货量达到4960万台,其中中国已达到1950万台,并已成为智能穿戴设备市场的领头羊。在中国,对智能穿戴设备的需求正在快速增长,而消费者最期待的“健康监测”功能的实现在设计中面临许多痛点。

ADI面向医疗保健市场的产品大致分为三大类:体征信号监测产品、治疗产品、理疗产品。

目前国内的可穿戴设备厂商大都集中在这一领域,实现起来比较简单,比如,可穿戴设备用于血糖监测,血压智能测量和心电监护等,属于第二类医疗器械或纯消费电子产品。而且病人最期待的可穿戴设备功能是健康监护,真正能实现落地应用还有一段距离。根据彭智峰的观点,要将智能可穿戴设备从一小部分潮人群体扩展到大多数消费者,将纯粹玩乐的玩具转变为国民级应用程序,以满足消费者的刚需,就需要在可穿戴设备上实现医疗级信号监控和判断,从而将这些应用程序真正向三四线用户群体渗透。

保健标志监测是推动可穿戴产业快速发展的关键。综观整个行业的现状,可穿戴式产品行业的发展几乎都是由信号监控需求驱动的,包括手环、手表、智能鞋、衣帽等,健康功能不可或缺。通过可穿戴设备检测出的健康体征信号包括血压、血氧、运动、身体脂肪、体温、运动状态和呼吸监测等,体征信号采集日益丰富,要想在可穿戴设备中采集和处理具体的信号指标,就必须借助最新的传感器、模拟混合信号处理和相应的数字处理算法。而且ADI还可以提供从最初的传感器到信号处理信号链(AD/DA)、信号通信、最终算法(通过ADI的生态系统合作伙伴)等一系列生态链解决方案。

使用光电法测生理特征信号时,环境光干扰是一个很大的问题,对光电测量的影响也不容忽视,如室内照明和室外日光都会影响测量的准确性和可靠性。同时ADI内部电路的光电采集方案及独特的光路设计能很好地抑制外界光的干扰,大大提高了测量精度。ADPD188GG是ADI最新量产的全套光电式测量模块,它集成了一个高效光电式测量前端,两个LED和两个光电二极管(PD),同时提供最佳的环境光干扰抑制性能。全部器件都是紧凑封装,厚度仅0.9mm,为可穿戴设备大大节省了器件的存储空间。它采用了最优的光学结构,避免了LED光线不进入被测物体而直接反射到光电二极管,从而减少了内部光污染。它的双PD设计,可以更好地优化对佩戴的检测。

开启全部征监控技术,ADI全面布局可穿戴医疗市场的信号链。

除以上光电法测量方法外,体征信号采集与处理技术主要从阻抗、生理电势、体温、运动和环境等方面入手,ADI目前已有一系列产品,可支持多种便携式医疗领域的应用。比如,为了满足可穿戴设备中电源管理所特有的低功耗、小体积和低成本要求,ADI特别设计了ADP5061/5、ADP150和ADP160等芯片,这些芯片在可穿戴市场表现良好。特别是在光电法测生理信号方面,ADI公司的ADPD系列传感器和信号处理方案,几乎为各大品牌客户所设计和使用。

​ ADI最新一代高性能多模传感器前端ADPD4000系列主要用于可穿戴设备的功能设计,可以实现PPG、血氧和ECG、阻抗、体温等参数的测量。该系统可以作为一个完整的多模式传感器前端工作,从而激发8个LED,并在8个独立的电流输入下测量返回信号。该系列提供十二种时分复用采样时隙,每个时隙支持1个参数/功能的测量,数据输出和功能配置采用串行接口(SPI/I2C),可灵活配置LED和同步检测功能。此外,ADPD4000还可以在不使用光学滤光器或外部控制的情况下,抑制由异步调制光信号干扰引起的信号失调。可提供多种工作模式,可用于光电二极管、生物电势电极、电阻、电容、温度传感器等模拟量的模拟变换。

​ ADI在生理电势&阻抗测量方面最成熟的应用是对呼吸和心电图的测量,他提到ADI提供了ECG单导联和多导联两种方案:单导联ADI心率监护仪由于其超小体积和超低功耗等特点,目前已经被许多心电手环和心电胸贴厂商所重视,并得到应用;与此相对应的多导联方案,ADI还提供了高集成度的ADAS1000集成多导联心电,呼吸和脉动信号检测等功能一身的高性能诊断级ECG监测。

另外,连续无创血压(CNIBP)测量作为一种实时或短时间内监测人体血压的技术,ADI同样提供了大量高集成度的PPGAFE、ECGAFE、低功耗MCU、电源管理等解决方案,使得可穿戴CNIBP系统应用的产品质量和可靠性达到最优。

智能型可穿戴设备的更新换代讲求快速跟随市场和消费者(包括患者)的需求,产品更新换代短而快,完整或接近完整的解决方案才是顾客的刚需。如何在发挥ADI最强大的信号调理和信号处理能力的基础上,整合电源、无线传输等完整的信号链,推出模块式甚至全系统级的ADI解决方案,是ADI布局移动医疗的首要任务。

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