基于人工智能的可穿戴技術(shù)醫(yī)療應用方案

可穿戴設備結(jié)合人工智能

技術(shù)進入醫(yī)療產(chǎn)業(yè)

在醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中，有越來越多小巧、隨身的可穿戴設備，成為監(jiān)測病人生理狀態(tài)的最佳工具，隨著人工智能（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(jié)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。

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人工智能和可穿戴技術(shù)的完美結(jié)合

在醫(yī)療保健應用中使用可穿戴設備，其實已經(jīng)存在了很長一段時間，像是助聽器便是最常見的可穿戴設備。在1980年代后期，數(shù)字助聽器的發(fā)明，代表著這個行業(yè)也開始朝向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，隨后可穿戴設備以各種形式發(fā)展，在醫(yī)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(jiān)護、早期診斷、監(jiān)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(yī)療保健領(lǐng)域的使用一直在增長，預計這些設備將在未來幾年為美國節(jié)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預計將達到1800億美元。

總體而言，由于可穿戴設備具備移動性、自主性、準確性和易用性，結(jié)合人工智能技術(shù)的可穿戴設備，將成為醫(yī)療保健服務提供者的絕佳輔助工具。尤其是在COVID-19疫情時期，當使用適當?shù)尼t(yī)療設施變得更加困難時，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，來進行遠程心臟監(jiān)測的可穿戴設備，也有利用AI和大數(shù)據(jù)技術(shù)，來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圍障礙物發(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能力，對許多糖尿病等慢性病患者來說，AI可穿戴設備也可隨時監(jiān)測患者的血糖變化，自動注射胰島素，來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(jié)合，可將可穿戴設備生成的醫(yī)療保健數(shù)據(jù)通過人工智能算法進行處理，以產(chǎn)生及時的推論，從而使醫(yī)療保健從業(yè)者能夠做出具有數(shù)據(jù)支持的決策?？纱┐髟O備還可以使醫(yī)療保健專業(yè)人員能夠通過遠程醫(yī)療，進行及時干預來促進遠程護理。結(jié)合高速互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍和可訪問性的擴大，以及對以較低成本提供更好治療選擇的需求不斷增長，正在推動將人工智能驅(qū)動的可穿戴設備結(jié)合起來的各種創(chuàng)新應用與產(chǎn)品，未來將具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，并將繼續(xù)震撼整個行業(yè)。

完整的產(chǎn)品線滿足

穿戴健康監(jiān)護設備需求

ADI針對可穿戴健康監(jiān)護設備領(lǐng)域，已經(jīng)投入相當多的心力，利用ADI的光學、阻抗、生物電位和運動傳感器技術(shù)與信號調(diào)理專業(yè)知識，可以設計多種可穿戴健康監(jiān)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、低功耗片上計量儀的ADuCM350開發(fā)平臺，該平臺集成16位精密模擬前端（AFE）、Cortex M3處理子系統(tǒng)，和業(yè)界標準軟件開發(fā)環(huán)境，并可采用鈕扣電池供電，依靠ADI豐富的標準轉(zhuǎn)換器、線性和混合信號組件產(chǎn)品組合，可完成各種分立式設計。

ADI用以開發(fā)可穿戴健康監(jiān)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(diào)理模塊，還有ADF7030這款高性能、低功耗、169MHz ISM頻段無線電收發(fā)器IC、ADF7030-1這款高性能、sub-GHz無線電收發(fā)器IC，還可搭配ADP530這款150 mA/500 mA、高效率、超低功耗降壓穩(wěn)壓器、ADPD105這款集成I2C的亮度測量前端、ADPD106這款集成一個輸出和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(nèi)核的可配置阻抗網(wǎng)絡分析儀和恒電位儀，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(shù)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(shù)字輸出MEMS加速度計，可賦予可穿戴健康監(jiān)護設備更豐富的功能。

ADI還推出多種參考設計，可以加快客戶的產(chǎn)品開發(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(shù)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開關(guān)的CN0274。

為空間受限的可穿戴醫(yī)療產(chǎn)品

提供完整解決方案

安森美針對可穿戴醫(yī)療產(chǎn)品也有相當完整的解決方案，看好護理點技術(shù)和設備市場的興起，允許在患者附近進行更多測試和診斷，從而提高有效性和成功率。像是各種醫(yī)學檢測技術(shù)（血糖、氧飽和度、快速鏈球菌等）的進步，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的即時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，以滿足從可穿戴設備和消費電子產(chǎn)品，到苛刻的工業(yè)、醫(yī)療和汽車應用的所有可能終端應用的要求。結(jié)合安森美先進的封裝和產(chǎn)品小型化技術(shù)，安森美為尺寸、性能和系統(tǒng)集成至關(guān)重要的醫(yī)療應用提供了一系列技術(shù)，像是解決助聽器制造商在過去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。

以助聽器應用為例，安森美一直是助聽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(tǒng)，相關(guān)產(chǎn)品包括EZAIRO 5900、EZAIRO 7100、Ezairo 8300、EZAIRO 7160 SL與EZAIRO 7111。EZAIRO 5900系列具有兩個獨立且完全可編程的信號處理內(nèi)核，每個內(nèi)核都具有獨特的屬性；EZAIRO 7100系列可滿足高級助聽器和聽力植入設備的高性能和嚴格的功耗要求；以及Ezairo 8300這款先進的音頻處理器，具有6個可編程或半可編程處理內(nèi)核，可提供高度的并行性和靈活性；EZAIRO 7160 SL則是一個基于DSP的開放式可編程混合模塊，可在助聽器中實現(xiàn)無線連接；EZAIRO 7111則是一款基于DSP的開放式可編程混合模塊，專為非無線助聽器而設計。

此外，安森美還推出AYRE SA3291這款用于助聽器的預配置無線DSP系統(tǒng)，具有多達8個WDRC通道，這是采用近場磁感應（NFMI）技術(shù)的預配置無線DSP系統(tǒng)，使助聽器能夠無線同步程序模式和音量控制，并將感應線圈信號從一個助聽器傳輸?shù)搅硪粋€助聽器。當與中繼設備結(jié)合使用時，Ayre SA3291除了遠程控制功能外，還可以通過藍牙實現(xiàn)立體聲音頻流等功能。

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滿足醫(yī)療保健設備的低功耗、

可靠連接需求

隨著電子產(chǎn)品越來越多地滲透到醫(yī)療保健領(lǐng)域，電子技術(shù)的進步不斷增強醫(yī)療保健設備的功能。村田處于這些電子技術(shù)進步的最前沿，并且是有助于塑造全球醫(yī)療保健未來的關(guān)鍵技術(shù)提供商。

醫(yī)療保健設備越來越多地相互連接，并通過網(wǎng)絡進行連接，這些醫(yī)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)過驗證、具備卓越射頻性能的產(chǎn)品，可協(xié)助客戶輕松地在大多數(shù)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(guī)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匹配，可應用于電子健康／家庭監(jiān)測、血壓計、血糖儀等醫(yī)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的成本和尺寸，當空間非常寶貴時，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，無需為高頻模擬設計而煩惱，并已經(jīng)通過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，是最簡單和最小的解決方案，還提供板載天線模塊。

該藍牙模塊通過良好的射頻設計，可以在更長的范圍內(nèi)繼續(xù)使用更高的數(shù)據(jù)速率，若使用較低的數(shù)據(jù)速率，則通信距離可以更長。村田的模塊經(jīng)過精心調(diào)校，具有良好的射頻性能，還支持匹配客戶應用所需的天線，可應用于各種個人保健設備，像是血壓監(jiān)測儀、溫度計、助聽器、血糖儀、胰島素泵、皮膚貼片等產(chǎn)品。

結(jié)語

可穿戴醫(yī)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(yī)生做為治療上的參考依據(jù)，將大大改變醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)況。本文介紹的ADI、安森美、村田的產(chǎn)品解決方案，將能夠提供開發(fā)穿戴醫(yī)療設備時完整的產(chǎn)品組合，有意進軍穿戴醫(yī)療設備市場的廠商，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。

編輯：黃飛

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