【導讀】在醫療產業中，有越來越多小巧、隨身的可穿戴設備，成為監測病人生理狀態的最佳工具，隨著人工智能（AI）技術的快速發展，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。本文將為您介紹結合人工智能技術的可穿戴設備的最新發展，以及由艾睿電子代理的ADI、安森美（onsemi）、村田（Murata）公司的相關解決方案。
人工智能和可穿戴技術的完美結合
在醫療保健應用中使用可穿戴設備，其實已經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，數字助聽器的發明，代表著這個行業也開始朝向數字化轉變，隨后可穿戴設備以各種形式發展，在醫療保健領域應用日趨廣泛。
如今，在智能傳感器、人工智能和機器學習技術的支持下，可穿戴設備正被積極用于像是遠程病人監護、早期診斷、監測慢性病，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療保健領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省約2000億美元的行業成本。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，結合人工智能技術的可穿戴設備，將成為醫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，當使用適當的醫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。
目前已經有使用AI和聲音偵測，來進行遠程心臟監測的可穿戴設備，也有利用AI和大數據技術，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，用以在環境中導航并避免與周圍障礙物發生碰撞，以及可幫助聾人“感受”環境的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量。
人工智能和可穿戴技術的完美結合，可將可穿戴設備生成的醫療保健數據通過人工智能算法進行處理，以產生及時的推論，從而使醫療保健從業者能夠做出具有數據支持的決策。可穿戴設備還可以使醫療保健專業人員能夠通過遠程醫療，進行及時干預來促進遠程護理。結合高速互聯網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動的可穿戴設備結合起來的各種創新應用與產品，未來將具有巨大的發展潛力，并將繼續震撼整個行業。
完整的產品線滿足穿戴健康監護設備需求
ADI針對可穿戴健康監護設備領域，已經投入相當多的心力，利用ADI的光學、阻抗、生物電位和運動傳感器技術與信號調理專業知識，可以設計多種可穿戴健康監護設備（如健身手環、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開發平臺，該平臺集成16位精密模擬前端（AFE）、Cortex M3處理子系統，和業界標準軟件開發環境，并可采用鈕扣電池供電，依靠ADI豐富的標準轉換器、線性和混合信號組件產品組合，可完成各種分立式設計。
ADI用以開發可穿戴健康監護設備的產品相當多樣，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理模塊，還有ADF7030這款高性能、低功耗、169MHz ISM頻段無線電收發器IC、ADF7030-1這款高性能、sub-GHz無線電收發器IC，還可搭配ADP530這款150 mA/500 mA、高效率、超低功耗降壓穩壓器、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內核的可配置阻抗網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數字輸出MEMS加速度計，可賦予可穿戴健康監護設備更豐富的功能。
ADI還推出多種參考設計，可以加快客戶的產品開發速度，像是CN0133、CN0160、CN0159與CN0274。CN0133是利用精密模擬微控制器ADuC7024和數字加速度計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的CN0274。
為空間受限的可穿戴醫療產品提供完整解決方案
安森美針對可穿戴醫療產品也有相當完整的解決方案，看好護理點技術和設備市場的興起，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。像是各種醫學檢測技術（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品，到苛刻的工業、醫療和汽車應用的所有可能終端應用的要求。結合安森美先進的封裝和產品小型化技術，安森美為尺寸、性能和系統集成至關重要的醫療應用提供了一系列技術，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域的領導地位。
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導者，其相關技術包括Audiology DSP系統，相關產品包括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核，每個內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，具有多達8個WDRC通道，這是采用近場磁感應（NFMI）技術的預配置無線DSP系統，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到另一個助聽器。當與中繼設備結合使用時，Ayre SA3291除了遠程控制功能外，還可以通過藍牙?實現立體聲音頻流等功能。
滿足醫療保健設備的低功耗、可靠連接需求
隨著電子產品越來越多地滲透到醫療保健領域，電子技術的進步不斷增強醫療保健設備的功能。村田處于這些電子技術進步的最前沿，并且是有助于塑造全球醫療保健未來的關鍵技術提供商。
醫療保健設備越來越多地相互連接，并通過網絡進行連接，這些醫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）模塊是經過驗證、具備卓越射頻性能的產品，可協助客戶輕松地在大多數設備中建立連接，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／家庭監測、血壓計、血糖儀等醫療設備的連接功能。
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，村田的藍牙?模塊非常小，因此可讓客戶的產品擁有更多空間。其采用金屬涂層屏蔽技術，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。該藍牙模塊已經涵蓋射頻設計，無需為高頻模擬設計而煩惱，并已經通過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繼續使用更高的數據速率，若使用較低的數據速率，則通信距離可以更長。村田的模塊經過精心調校，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，像是血壓監測儀、溫度計、助聽器、血糖儀、胰島素泵、皮膚貼片等產品。
結語
可穿戴醫療設備已經成為重視健康人士與各種慢性病患者的最佳伙伴，也能夠協助醫生做為治療上的參考依據，將大大改變醫療產業的發展現況。本文介紹的ADI、安森美、村田的產品解決方案，將能夠提供開發穿戴醫療設備時完整的產品組合，有意進軍穿戴醫療設備市場的廠商，請直接與艾睿電子聯系，以獲得更多完整的產品信息與技術支持。
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