兩大方向剖析ADI醫(yī)療科技——全方位協(xié)同強(qiáng)化芯片力量

全球醫(yī)療健康需求持續(xù)增長(zhǎng)，醫(yī)療設(shè)備和解決方案正變得更加智能和普及。ADI作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，在該領(lǐng)域擁有全面的產(chǎn)品系列——從功能多樣的可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備，到精密的生命體征測(cè)量?jī)x器，再到高效的成像和超聲設(shè)備，ADI的創(chuàng)新技術(shù)幾乎覆蓋了醫(yī)療健康的各個(gè)角落，成為推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵力量。

在CT和數(shù)字X射線領(lǐng)域，ADI的市場(chǎng)份額位居第一，其高性能產(chǎn)品方案和與客戶的深度合作，確保了醫(yī)療成像技術(shù)的領(lǐng)先地位；在電化學(xué)和光學(xué)診斷解決方案方面，ADI具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)、診斷儀器和除顫器等領(lǐng)域展現(xiàn)出了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力；此外，ADI生命體征監(jiān)測(cè)解決方案在臨床級(jí)健康監(jiān)測(cè)可穿戴設(shè)備市場(chǎng)中同樣占據(jù)領(lǐng)先地位，通過(guò)無(wú)線VSM監(jiān)測(cè)、持續(xù)血糖監(jiān)測(cè)和臨床級(jí)VSM可穿戴設(shè)備等創(chuàng)新，不斷推動(dòng)醫(yī)療健康技術(shù)的突破性創(chuàng)新。

新一代多模式生命體征監(jiān)測(cè)傳感器前端走向“專精化”

在快速發(fā)展的可穿戴設(shè)備市場(chǎng)，健康監(jiān)測(cè)功能已成為消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)。繼去年7月發(fā)布ADPD7000后，ADI中國(guó)產(chǎn)品事業(yè)部按照產(chǎn)品路線圖持續(xù)研發(fā)創(chuàng)新，推出了新一代多模式生命體征監(jiān)測(cè)傳感器前端ADPD7008和ADPD700X系列。

ADI中國(guó)產(chǎn)品事業(yè)部高級(jí)市場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)理何源介紹，ADPD7000主要包含三大功能：PPG（光電容積脈搏圖）、ECG（心電圖），以及阻抗測(cè)量（BIA）。而新一代ADPD7008和ADPD700X系列產(chǎn)品，主要圍繞測(cè)脈搏波（PPG）和Bio-Z（生物阻抗）等市場(chǎng)趨勢(shì)進(jìn)行了專精化升級(jí)。

當(dāng)前，市場(chǎng)對(duì)PPG、ECG、Bio-Z等監(jiān)測(cè)技術(shù)的需求增長(zhǎng)重點(diǎn)略有不同。例如PPG技術(shù)在成人的穿戴設(shè)備里面幾乎已經(jīng)成為標(biāo)配，甚至在兒童手表中也開(kāi)始出現(xiàn)，業(yè)內(nèi)正在充分挖掘PPG的極致應(yīng)用；心電圖ECG則多用于專業(yè)醫(yī)療領(lǐng)域，顯示出專業(yè)化趨勢(shì)；生物阻抗Bio-Z技術(shù)就像一顆冉冉升起的新星，通過(guò)測(cè)量人體組織的阻抗來(lái)獲取體脂率、肌肉率等指標(biāo)，應(yīng)用場(chǎng)景正在不斷豐富。

ADI中國(guó)產(chǎn)品事業(yè)部高級(jí)市場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)理 何源

基于PPG升級(jí)的ADPD7008

PPG通過(guò)在設(shè)備上集成光發(fā)射器（LED光源）和光電二極管（PD），能夠持續(xù)監(jiān)測(cè)用戶的脈搏波，從而獲取心率、血氧飽和度等關(guān)鍵健康信息。

“PPG趨勢(shì)是繼續(xù)進(jìn)行深挖，充分‘榨干’技術(shù)價(jià)值去實(shí)現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用”，何源談到，“ADPD7008基于PPG的升級(jí)包括：第一，對(duì)成本和性價(jià)比進(jìn)行了優(yōu)化；第二，對(duì)功耗和續(xù)航進(jìn)行了改善；第三，提供活體檢測(cè)算法以及量產(chǎn)交付工具。

其中，自研的活體檢測(cè)方案能在多種材質(zhì)上準(zhǔn)確提取人體特征，并提供綠光和紅外兩種檢測(cè)選擇，以滿足不同需求。此外，ADPD7008還配備了完備的算法組合和量產(chǎn)交付工具，簡(jiǎn)化了客戶的生產(chǎn)流程。

何源強(qiáng)調(diào)，ADI提供的不僅僅是芯片，還提供全棧方案，包括光學(xué)設(shè)計(jì)、軟硬件、算法到量產(chǎn)的全面支持。

專注于Bio-Z功能的ADPD700X系列

ADPD700X系列則是專注于Bio-Z功能的產(chǎn)品系列，這使得它可以靈活地與ADI或其他廠商的方案進(jìn)行集成，無(wú)需改變現(xiàn)有的工程設(shè)計(jì)。

由于專注于單一功能，ADPD700X芯片尺寸較小，僅為2.2×1.8mm，外圍部件也非常小。此外，ADPD700X集成了Lead-on硬件級(jí)檢測(cè)和誤差/寄生校準(zhǔn)專利，無(wú)需依賴軟件即可判斷是否佩戴，該系列芯片還增加了對(duì)更多數(shù)字接口的兼容性，如I2C和SPI，可以支持更多的控制器，提升了產(chǎn)品的性能和通用性，同時(shí)性價(jià)比較高。

據(jù)何源介紹，ADPD700X支持兩類(lèi)功能：一是基于人體成分檢測(cè)的BIA，包括含水量、皮膚濕潤(rùn)度等；二是皮膚表皮的阻抗、皮電。其升級(jí)重點(diǎn)包括：采用不同頻率掃描的BIA專利架構(gòu)，通過(guò)返回的相位差反推體脂率等指標(biāo)，誤差可降至2%以內(nèi)。BIA功能可滿足用戶關(guān)注的各種數(shù)值檢測(cè)需求，如體脂率等，適用于成人和小孩，有助于用戶隨時(shí)了解自身狀態(tài)。

對(duì)于情緒檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)，ADPD700X主要利用EDA（皮電活動(dòng)）的功能來(lái)分析用戶的心理健康狀態(tài)，包括情緒、壓力、精神疲勞等。對(duì)此，ADI開(kāi)發(fā)了無(wú)損分離算法，能夠有效地識(shí)別出植物神經(jīng)反應(yīng)引起的皮膚表面變化，從而反映用戶的情緒狀態(tài)。例如在汽車(chē)駕駛過(guò)程中監(jiān)測(cè)駕駛員的疲勞情況，針對(duì)患有注意力缺陷多動(dòng)障礙（ADHD）的特定人群進(jìn)行監(jiān)測(cè)等等。

何源補(bǔ)充，ADI 生命體征監(jiān)測(cè)（VSM）平臺(tái)作為完整的系統(tǒng)方案，集成了光學(xué)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電極設(shè)計(jì)、PCB 設(shè)計(jì)，能夠全方位地提供系統(tǒng)級(jí)參考設(shè)計(jì)。并且，“本地開(kāi)發(fā)&落地支持”是ADI秉承的原則，可助力客戶更好更高效地使用ADI的AFE產(chǎn)品，快速進(jìn)入生命體征監(jiān)測(cè)和算法評(píng)估領(lǐng)域。

ADI安全認(rèn)證芯片“護(hù)航”醫(yī)療配件

除了性能、功能方面的考量，“安全”一直是ADI關(guān)注的焦點(diǎn)。其安全認(rèn)證芯片產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于IP保護(hù)和授權(quán)管理、系統(tǒng)配件識(shí)別和防偽，以及網(wǎng)絡(luò)（含IoT）安全性。

事實(shí)上，ADI的安全認(rèn)證芯片產(chǎn)品線繼承了達(dá)拉斯半導(dǎo)體和美信集成加密產(chǎn)品的基因，雖歷經(jīng)數(shù)次并購(gòu)，但依然保持了業(yè)務(wù)的獨(dú)立性、完整性和延續(xù)性。經(jīng)歷了三十余年的產(chǎn)品、技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展和積累，保持著安全認(rèn)證芯片行業(yè)的領(lǐng)先地位。

ADI安全產(chǎn)品線總監(jiān)劉武光表示，配件識(shí)別的應(yīng)用機(jī)會(huì)主要來(lái)自于醫(yī)療、消費(fèi)類(lèi)、工業(yè)、通信、汽車(chē)等行業(yè)，其中該產(chǎn)品線半數(shù)以上營(yíng)收來(lái)自于醫(yī)療配件應(yīng)用。ADI安全認(rèn)證芯片產(chǎn)品線針對(duì)配件應(yīng)用的性能和成本要求，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了一系列安全認(rèn)證產(chǎn)品。

ADI安全產(chǎn)品線總監(jiān) 劉武光

他指出，醫(yī)療配件在具體應(yīng)用中主要涉及如何管理、識(shí)別以及售后等問(wèn)題。因?yàn)榇蠖鄶?shù)的醫(yī)療設(shè)備無(wú)論應(yīng)用在醫(yī)院、便攜，或是家庭場(chǎng)景中，除了必不可少的設(shè)備主機(jī)，通常還需要連接各種各樣的外圍設(shè)備配件，如醫(yī)療傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、生化試劑、電極、心電導(dǎo)管、便攜設(shè)備的電池等等。當(dāng)前的醫(yī)療配件主要具備：電子標(biāo)簽、配件校準(zhǔn)參數(shù)存儲(chǔ)、使用壽命管理、防偽識(shí)別等四大功能。

首先是電子標(biāo)簽，以心電監(jiān)護(hù)儀為例，由于外部需要連接多種傳感器（如微壓、溫度、血氧、血糖、心電電極等），用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病人的心率、心電圖、呼吸、體溫、血氧、血壓、血糖等生理指標(biāo)。為了便于生產(chǎn)管理、跟蹤、識(shí)別這些傳感器，通常要求在傳感器內(nèi)保存?zhèn)鞲衅黝?lèi)型、系列號(hào)、生產(chǎn)日期、硬件版本等電子標(biāo)簽信息。

其次，有些傳感器由于一致性差，還需要在傳感器內(nèi)部記錄傳感器的校準(zhǔn)參數(shù)，如零點(diǎn)偏差、增益誤差及非線性修正參數(shù)，以便主機(jī)設(shè)備能夠讀入這些校準(zhǔn)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)傳感器的自動(dòng)修正，保證傳感器的測(cè)量精度。

第三，是對(duì)配件壽命的管理。例如微創(chuàng)手術(shù)設(shè)備，外部通常連接非機(jī)械手術(shù)刀（如電子手術(shù)刀或超聲刀等）、內(nèi)窺鏡、消融電極等關(guān)鍵配件；應(yīng)用于醫(yī)美行業(yè)的康復(fù)或美容設(shè)備，也通常要使用外部的一些配件產(chǎn)生超聲、激光、高頻振動(dòng)、電流等。這些配件的性能、甚至安全性都與使用時(shí)間或者次數(shù)有關(guān)，因此，這類(lèi)配件除了要求必備的電子標(biāo)簽功能外，還需要增加使用壽命的管理，杜絕醫(yī)生使用壽命超標(biāo)的配件。

第四是防偽識(shí)別，由于大批量、高附加值的醫(yī)療配件事關(guān)重大，一定要增加防偽識(shí)別功能，杜絕山寨配件接入系統(tǒng)中。

劉武光強(qiáng)調(diào)，上述需求并不僅僅局限于所列舉出的實(shí)例中，而是廣泛存在于醫(yī)療和醫(yī)美設(shè)備所使用的配件/耗材生產(chǎn)、使用和售后環(huán)節(jié)中。也正是針對(duì)配件應(yīng)用的性能和成本要求，ADI設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了一系列的安全認(rèn)證產(chǎn)品。

• 安全性方面，從簡(jiǎn)單的、存儲(chǔ)器容量大小各異的OTP和EEPROM存儲(chǔ)類(lèi)芯片（如DS2431），到集成多種對(duì)稱算法SHA的認(rèn)證芯片（如DS28E16），再到集成非對(duì)稱算法ECDSA的認(rèn)證芯片（如DS28E30），以及集成更高密碼保護(hù)方式的PUF（物理不可復(fù)制特性）技術(shù)（如DS28E39）；
• 接口方面，提供接觸方式的1-Wire、I2C、SPI多種接口以及非接觸的NFC接口（如MAX66250），尤其是ADI獨(dú)有的1-Wire接口，僅通過(guò)一條線就可以實(shí)現(xiàn)供電、通信數(shù)據(jù)和時(shí)鐘的傳輸，最大程度地簡(jiǎn)化了主機(jī)設(shè)備和配件之間的機(jī)械和電氣設(shè)計(jì)，降低了ESD保護(hù)和EMC的成本；
• 兼容性方面，隨著工藝水平和客戶對(duì)性能要求的提升，ADI提供向下兼容設(shè)計(jì)方案，以便客戶的新舊設(shè)備更好地兼容新的防偽識(shí)別方案；
• 封裝方面，ADI提供多種類(lèi)型的封裝，從插裝芯片、到表貼封裝、再到極小尺寸的WLP封裝，可以滿足配件對(duì)封裝尺寸、封裝形式的要求；
• 應(yīng)用多樣性方面，除了滿足通常應(yīng)用場(chǎng)景外，ADI還提供更高溫度（+125°），以及應(yīng)用于要求伽馬射線殺毒滅菌的應(yīng)用場(chǎng)景的訪問(wèn)認(rèn)證芯片；
• 成本方面，基于不同附加值的配件對(duì)性能和成本的要求，ADI從存儲(chǔ)介質(zhì)和容量、算法及接口等多方面優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，為客戶提供極具性價(jià)比的防偽識(shí)別解決方案。

除了上述差異化的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，劉武光強(qiáng)調(diào)了ADI在算法方面的優(yōu)勢(shì)——所采用的都是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的安全算法，不論是對(duì)稱算法還是非對(duì)稱算法，或者是多種算法的組合。而更進(jìn)一步的安全特性還包括：安全芯片中的密碼存儲(chǔ)、側(cè)向信道攻擊保護(hù)方面的平衡電路設(shè)計(jì)、防止攻擊的傳感器保護(hù)、更進(jìn)一步提高密碼管理方式的PUF技術(shù)等等。

“ADI安全認(rèn)證產(chǎn)品線為配件應(yīng)用的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的支持，包括從方案推薦、討論、評(píng)估、軟硬件參考設(shè)計(jì)和量產(chǎn)等方面” ，劉武光表示，“為了簡(jiǎn)化客戶的軟件設(shè)計(jì)和集成，ADI還提供C源代碼參考程序，并提供更高級(jí)的API接口程序，使得客戶可以直接調(diào)用對(duì)應(yīng)的API實(shí)現(xiàn)所期望的功能，而無(wú)須了解具體的算法運(yùn)算和訪問(wèn)器件的命令流程。”

他補(bǔ)充，ADI的安全認(rèn)證IC產(chǎn)品系列可提供整體解決方案，協(xié)同公司多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、系統(tǒng)思維、軟件與算法等，可以在系統(tǒng)的維度強(qiáng)化半導(dǎo)體方案的完整與易用，便于客戶更輕松地實(shí)現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用。