兩大方向剖析ADI醫(yī)療科技——全方位協(xié)同強化芯片力量

全球醫(yī)療健康需求持續(xù)增長，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)測設(shè)備，到精密的生命體征測量儀器，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)療健康的各個角落，成為推動行業(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具有獨特優(yōu)勢，在機器人手術(shù)系統(tǒng)、診斷儀器和除顫器等領(lǐng)域展現(xiàn)出了強大的競爭力；此外，ADI生命體征監(jiān)測解決方案在臨床級健康監(jiān)測可穿戴設(shè)備市場中同樣占據(jù)領(lǐng)先地位，通過無線VSM監(jiān)測、持續(xù)血糖監(jiān)測和臨床級VSM可穿戴設(shè)備等創(chuàng)新，不斷推動醫(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，健康監(jiān)測功能已成為消費者關(guān)注的焦點。繼去年7月發(fā)布ADPD7000后，ADI中國產(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)測傳感器前端ADPD7008和ADPD700X系列。

ADI中國產(chǎn)品事業(yè)部高級市場應(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），以及阻抗測量（BIA）。而新一代ADPD7008和ADPD700X系列產(chǎn)品，主要圍繞測脈搏波（PPG）和Bio-Z（生物阻抗）等市場趨勢進行了專精化升級。

當(dāng)前，市場對PPG、ECG、Bio-Z等監(jiān)測技術(shù)的需求增長重點略有不同。例如PPG技術(shù)在成人的穿戴設(shè)備里面幾乎已經(jīng)成為標配，甚至在兒童手表中也開始出現(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；生物阻抗Bio-Z技術(shù)就像一顆冉冉升起的新星，通過測量人體組織的阻抗來獲取體脂率、肌肉率等指標，應(yīng)用場景正在不斷豐富。

ADI中國產(chǎn)品事業(yè)部高級市場應(yīng)用經(jīng)理 何源

基于PPG升級的ADPD7008

PPG通過在設(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趨勢是繼續(xù)進行深挖，充分‘榨干’技術(shù)價值去實現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用”，何源談到，“ADPD7008基于PPG的升級包括：第一，對成本和性價比進行了優(yōu)化；第二，對功耗和續(xù)航進行了改善；第三，提供活體檢測算法以及量產(chǎn)交付工具。

其中，自研的活體檢測方案能在多種材質(zhì)上準確提取人體特征，并提供綠光和紅外兩種檢測選擇，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，簡化了客戶的生產(chǎn)流程。

何源強調(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、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行集成，無需改變現(xiàn)有的工程設(shè)計。

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硬件級檢測和誤差/寄生校準專利，無需依賴軟件即可判斷是否佩戴，該系列芯片還增加了對更多數(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，同時性價比較高。

據(jù)何源介紹，ADPD700X支持兩類功能：一是基于人體成分檢測的BIA，包括含水量、皮膚濕潤度等；二是皮膚表皮的阻抗、皮電。其升級重點包括：采用不同頻率掃描的BIA專利架構(gòu)，通過返回的相位差反推體脂率等指標，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)值檢測需求，如體脂率等，適用于成人和小孩，有助于用戶隨時了解自身狀態(tài)。

對于情緒檢測的實現(xiàn)，ADPD700X主要利用EDA（皮電活動）的功能來分析用戶的心理健康狀態(tài)，包括情緒、壓力、精神疲勞等。對此，ADI開發(fā)了無損分離算法，能夠有效地識別出植物神經(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)。例如在汽車駕駛過程中監(jiān)測駕駛員的疲勞情況，針對患有注意力缺陷多動障礙（ADHD）的特定人群進行監(jiān)測等等。

何源補充，ADI 生命體征監(jiān)測（VSM）平臺作為完整的系統(tǒng)方案，集成了光學(xué)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、電極設(shè)計、PCB 設(shè)計，能夠全方位地提供系統(tǒng)級參考設(shè)計。并且，“本地開發(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，快速進入生命體征監(jiān)測和算法評估領(lǐng)域。

ADI安全認證芯片“護航”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。其安全認證芯片產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于IP保護和授權(quán)管理、系統(tǒng)配件識別和防偽，以及網(wǎng)絡(luò)（含IoT）安全性。

事實上，ADI的安全認證芯片產(chǎn)品線繼承了達拉斯半導(dǎo)體和美信集成加密產(chǎn)品的基因，雖歷經(jīng)數(shù)次并購，但依然保持了業(yè)務(wù)的獨立性、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，配件識別的應(yīng)用機會主要來自于醫(yī)療、消費類、工業(yè)、通信、汽車等行業(yè)，其中該產(chǎn)品線半數(shù)以上營收來自于醫(yī)療配件應(yīng)用。ADI安全認證芯片產(chǎn)品線針對配件應(yīng)用的性能和成本要求，設(shè)計和生產(chǎn)了一系列安全認證產(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、識別以及售后等問題。因為大多數(shù)的醫(yī)療設(shè)備無論應(yīng)用在醫(yī)院、便攜，或是家庭場景中，除了必不可少的設(shè)備主機，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：電子標簽、配件校準參數(shù)存儲、使用壽命管理、防偽識別等四大功能。

首先是電子標簽，以心電監(jiān)護儀為例，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），用于實時監(jiān)測病人的心率、心電圖、呼吸、體溫、血氧、血壓、血糖等生理指標。為了便于生產(chǎn)管理、跟蹤、識別這些傳感器，通常要求在傳感器內(nèi)保存?zhèn)鞲衅黝愋?、系列號、生產(chǎn)日期、硬件版本等電子標簽信息。

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參數(shù)，如零點偏差、增益誤差及非線性修正參數(shù)，以便主機設(shè)備能夠讀入這些校準參數(shù)，實現(xiàn)傳感器的自動修正，保證傳感器的測量精度。

第三，是對配件壽命的管理。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、電流等。這些配件的性能、甚至安全性都與使用時間或者次數(shù)有關(guān)，因此，這類配件除了要求必備的電子標簽功能外，還需要增加使用壽命的管理，杜絕醫(yī)生使用壽命超標的配件。

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

劉武光強調(diào)，上述需求并不僅僅局限于所列舉出的實例中，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。也正是針對配件應(yīng)用的性能和成本要求，ADI設(shè)計和生產(chǎn)了一系列的安全認證產(chǎn)品。

• 安全性方面，從簡單的、存儲器容量大小各異的OTP和EEPROM存儲類芯片（如DS2431），到集成多種對稱算法SHA的認證芯片（如DS28E16），再到集成非對稱算法ECDSA的認證芯片（如DS28E30），以及集成更高密碼保護方式的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獨有的1-Wire接口，僅通過一條線就可以實現(xiàn)供電、通信數(shù)據(jù)和時鐘的傳輸，最大程度地簡化了主機設(shè)備和配件之間的機械和電氣設(shè)計，降低了ESD保護和EMC的成本；
• 兼容性方面，隨著工藝水平和客戶對性能要求的提升，ADI提供向下兼容設(shè)計方案，以便客戶的新舊設(shè)備更好地兼容新的防偽識別方案；
• 封裝方面，ADI提供多種類型的封裝，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)用場景的訪問認證芯片；
• 成本方面，基于不同附加值的配件對性能和成本的要求，ADI從存儲介質(zhì)和容量、算法及接口等多方面優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，為客戶提供極具性價比的防偽識別解決方案。

除了上述差異化的技術(shù)優(yōu)勢，劉武光強調(diào)了ADI在算法方面的優(yōu)勢——所采用的都是國際標準的安全算法，不論是對稱算法還是非對稱算法，或者是多種算法的組合。而更進一步的安全特性還包括：安全芯片中的密碼存儲、側(cè)向信道攻擊保護方面的平衡電路設(shè)計、防止攻擊的傳感器保護、更進一步提高密碼管理方式的PUF技術(shù)等等。

“ADI安全認證產(chǎn)品線為配件應(yīng)用的設(shè)計和生產(chǎn)提供了強有力的支持，包括從方案推薦、討論、評估、軟硬件參考設(shè)計和量產(chǎn)等方面” ，劉武光表示，“為了簡化客戶的軟件設(shè)計和集成，ADI還提供C源代碼參考程序，并提供更高級的API接口程序，使得客戶可以直接調(diào)用對應(yīng)的API實現(xiàn)所期望的功能，而無須了解具體的算法運算和訪問器件的命令流程。”

他補充，ADI的安全認證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、系統(tǒng)思維、軟件與算法等，可以在系統(tǒng)的維度強化半導(dǎo)體方案的完整與易用，便于客戶更輕松地實現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用。