過去一年多以來，全球飽受新冠疫情之累，相關(guān)診療配套和個人健康護(hù)理意識的高漲，推動了家庭健康醫(yī)療和設(shè)備市場需求的增長。除了資本市場的熱捧——目前A股醫(yī)療相關(guān)行業(yè)基金的收益率保持在2位數(shù)上下——一些原本已經(jīng)顯現(xiàn)的趨勢今年將以更快的速度發(fā)展，包括數(shù)字化、智能化、可移動性等，這些既有賴于醫(yī)療電子技術(shù)的進(jìn)步，同時也推動了醫(yī)療電子技術(shù)的發(fā)展。

　　一些市場研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示出醫(yī)療電子和技術(shù)進(jìn)步正在相互作用，為這一行業(yè)帶來多元化的增長預(yù)期。例如IDTechEx的多個報告顯示，全球可穿戴醫(yī)療設(shè)備中的電子皮膚貼片在2021年的市場營收將超過100億美元，預(yù)計(jì)到2031年，這一數(shù)字將超過300億美元；醫(yī)療壓電傳感系統(tǒng)市場到2029年預(yù)計(jì)將達(dá)到10.4億美元。而在藥物研究的投資中，過去3年里，利用機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法來改進(jìn)藥物發(fā)現(xiàn)過程的AI的應(yīng)用籌集到80%以上的資金，在新冠疫情高峰期的2020年，相關(guān)投資超過了2018年和2019年的總和。此外，全球基于AI圖像的醫(yī)療診斷技術(shù)到2030年的市場規(guī)模將超過30億美元，同期，醫(yī)療柔性電子產(chǎn)品的市場規(guī)模將超過83億美元。

　　在本期與非網(wǎng)<家庭健康醫(yī)療電子>專題中，我們將和來自Melexis、ADI、艾邁斯歐司朗、安森美、德州儀器（TI）的專家們一起來梳理和分析這一市場的熱點(diǎn)和趨勢，并通過這些公司最具代表的相關(guān)產(chǎn)品來了解應(yīng)用需求對技術(shù)的驅(qū)動。

　　市場熱點(diǎn)和趨勢

　　家庭健康醫(yī)療市場的迅速增長，新冠疫情是一個推手。新冠疫情對人們看待健康醫(yī)療的方式產(chǎn)生了持久和不可逆轉(zhuǎn)的影響，Melexis溫度傳感器市場經(jīng)理Joris Roels認(rèn)為，傳統(tǒng)系統(tǒng)的諸多弱點(diǎn)已經(jīng)暴露出來。人們將比以往任何時候都更在意空氣質(zhì)量。預(yù)防性和前瞻性的醫(yī)療保健將有利于反應(yīng)性治療。早期診斷（感染和其他醫(yī)療問題）是關(guān)鍵。通過可穿戴設(shè)備進(jìn)行持續(xù)的健康監(jiān)測很可能會改變游戲規(guī)則，并能在家中進(jìn)行早期診斷。

　　新冠疫情暴露了醫(yī)療健康系統(tǒng)的脆弱性，ADI醫(yī)療、消費(fèi)與新興業(yè)務(wù)總監(jiān)趙延輝認(rèn)為，如何讓普通人能負(fù)擔(dān)并容易獲得醫(yī)療資源、保持健康生活，將成為全球醫(yī)療健康行業(yè)新的重心和需求所在。信息技術(shù)能夠幫助醫(yī)療系統(tǒng)將重心從治療轉(zhuǎn)向預(yù)防，從院內(nèi)轉(zhuǎn)向家庭，隨時監(jiān)測和傳輸臨床級數(shù)據(jù)成為可能，讓醫(yī)生無論在哪里都可以掌握這些數(shù)據(jù)，而無需患者住院。

　　與此同時，隨著我國老齡化社會的發(fā)展，從院內(nèi)臨床設(shè)備發(fā)展而來的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)（RPM）服務(wù)的需求隨著對老齡化人群和慢病人群進(jìn)行家居健康管理的需求發(fā)展變得越來越強(qiáng)烈，開始向院外擴(kuò)展，院外監(jiān)護(hù)市場是一個新興的市場。而隨著技術(shù)的進(jìn)步，家庭健康醫(yī)療產(chǎn)品也是從有創(chuàng)、有感、單點(diǎn)測量朝著無創(chuàng)、無感和連續(xù)測量的方向發(fā)展。

　　相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)已反映出家庭健康醫(yī)療市場的巨大潛力——中國家用醫(yī)療設(shè)備增速超過整體醫(yī)療設(shè)備，且占比逐年增高，市場規(guī)模從2015年的480億元，發(fā)展至2019年的1189億元，年均復(fù)合增長率為18.6%。據(jù)預(yù)測，到2021年中國家用醫(yī)療器械市場規(guī)模將達(dá)到1560億元。艾邁斯歐司朗現(xiàn)場應(yīng)用工程師李銘豪認(rèn)為，目前的家庭醫(yī)療市場的需求熱點(diǎn)主要集中在以下幾個方面：

　　智能化：家用醫(yī)療器械產(chǎn)品將逐步具備數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)儲存及數(shù)據(jù)分析功能，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至健康云平臺。

　　多功能化：賦予一個家用醫(yī)療器械產(chǎn)品多種功能，比如一個設(shè)備可以完成測量心率、血壓、血氧等多項(xiàng)功能。另外，產(chǎn)品的多功能，還可以節(jié)約用戶的購買成本。

　　可穿戴：可穿戴主要是指進(jìn)行長時間的動態(tài)健康數(shù)據(jù)監(jiān)測，以提供更全面的健康數(shù)據(jù)信息，提高診療水平。同時，在長時間的數(shù)據(jù)監(jiān)測中，一旦發(fā)現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)信息便可發(fā)出預(yù)警。

　　遠(yuǎn)程醫(yī)療：遠(yuǎn)程醫(yī)療是建立在智能化的家用醫(yī)療器械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，個人健康數(shù)據(jù)傳送至健康云平臺后，健康云平臺再將數(shù)據(jù)傳送至相應(yīng)的醫(yī)院或醫(yī)生，由醫(yī)生出具初步的診斷或直接在線交流回答患者的緊急咨詢，從而達(dá)到遠(yuǎn)程醫(yī)療目的。

　　安森美半導(dǎo)體醫(yī)療分部應(yīng)用工程師田世帥認(rèn)為，隨著老齡化趨勢，后疫情時代，以及消費(fèi)觀念升級，家庭健康及護(hù)理產(chǎn)品消費(fèi)的增長，都在促使家庭醫(yī)療器械行業(yè)快速發(fā)展。特別是近年來，由于技術(shù)方面的突破，很多產(chǎn)品在便攜式，智能化，精細(xì)化方面大力提升，如電子體溫計(jì)，電子血壓計(jì)，非處方（OTC） 助聽器/輔聽器，骨傳導(dǎo)輔聽器，家用連續(xù)性血糖儀等市場都有很大的增長。

　　除了市場規(guī)模的增長，家庭健康醫(yī)療的一個發(fā)展趨勢是多元化。TI醫(yī)療部門總經(jīng)理Ajinder Singh認(rèn)為，針對不同的群體開發(fā)專門的健康監(jiān)測設(shè)備，理療康復(fù)器械等正在逐漸普及和蓬勃發(fā)展，例如家用呼吸機(jī)、制氧機(jī)在睡眠呼吸暫停治療中的應(yīng)用。而通過醫(yī)療級家用設(shè)備，家用監(jiān)護(hù)儀，高精度血氧儀，連續(xù)心電監(jiān)測的穿戴設(shè)備，以及帶有無線連接的無創(chuàng)血糖連續(xù)監(jiān)測，和各種加上無線功能的傳統(tǒng)家用醫(yī)療設(shè)備，可以共同構(gòu)建起個人健康數(shù)據(jù)中心。

　　關(guān)鍵技術(shù)和升級

　　后疫情市場推動了需求，而包括數(shù)字、模擬和傳感在內(nèi)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步也在推進(jìn)家庭健康醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展。Joris Roels舉例，實(shí)現(xiàn)家庭醫(yī)療保健系統(tǒng)需要可測量生命體征的可穿戴設(shè)備，其普遍傳感系統(tǒng)是PPG（光體積描記法）和溫度。小型化和低功耗是關(guān)鍵。

　　“特別是對于紅外溫度傳感器芯片，小型化需要更復(fù)雜的策略。傳感器越小，在熱動態(tài)環(huán)境中越容易變得不穩(wěn)定。”Roels說，“這種傳感器的每一個小尺寸都需要仔細(xì)的熱工程，特別注意有害的熱梯度。自熱需要通過仔細(xì)的CMOS設(shè)計(jì)來限制，避免不必要的功耗?！?/p>

　　實(shí)現(xiàn)家庭醫(yī)療保健相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)院外監(jiān)護(hù)，趙延輝強(qiáng)調(diào)，這需要將院內(nèi)監(jiān)護(hù)的精準(zhǔn)度“復(fù)制”到院外。這使得原本的院外偏消費(fèi)電子的智能可穿戴產(chǎn)品開始具備更多的健康體征信號的監(jiān)測功能（如：血氧監(jiān)測、心電心率監(jiān)測、睡眠監(jiān)測等），并具有或接近臨床精準(zhǔn)度的醫(yī)療健康監(jiān)測功能。

　　“10年前，生命體征監(jiān)測（VSM）主要應(yīng)用于醫(yī)院以及救護(hù)車和直升機(jī)等專業(yè)救助設(shè)備，最大的市場是床邊監(jiān)視器和重癥監(jiān)護(hù)病房的監(jiān)視器，這些高端系統(tǒng)支持多導(dǎo)聯(lián)ECG測量、氧飽和度、體溫和二氧化碳以及其他若干參數(shù)測量?！壁w延輝說，“現(xiàn)在，VSM正逐漸融入我們的日常生活，可穿戴式VSM系統(tǒng)使醫(yī)生能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控病人。”

　　趙延輝認(rèn)為，家庭健康醫(yī)療系統(tǒng)的升級和演進(jìn)離不開軟件上人工智能和大數(shù)據(jù)的助力，以及硬件上各種傳感器和模擬前端的精度提升。以呼之欲出的連續(xù)血壓監(jiān)測為例，其精度標(biāo)準(zhǔn)是院內(nèi)有創(chuàng)的監(jiān)測。但通過比對院內(nèi)的有創(chuàng)連續(xù)血壓監(jiān)測和光電容積脈搏波（PPG）發(fā)現(xiàn)，兩者的波形相似度極高。基于此，通過人工智能算法和大數(shù)據(jù)的助力，可以將二者的關(guān)系有機(jī)的聯(lián)系到一起，用無創(chuàng)的光電容積脈搏波來反推個體的連續(xù)血壓變化。不過，僅是軟件的進(jìn)步還不夠，如果硬件PPG的精度不夠，就無法捕捉到完整的波形信息進(jìn)行算法比對。例如連續(xù)血壓監(jiān)測中的降中峽信息，以及針對不同膚色和毛發(fā)情況下的信號幅度等。所以，ADI在設(shè)計(jì)相應(yīng)芯片時，都會充分考慮這些因素。

　　田世帥認(rèn)為，便攜性，智能化，人性化是推動家庭醫(yī)療升級的關(guān)鍵技術(shù)。以連續(xù)性血糖儀CGM為例，糖尿病人群或患者在做血糖檢測時候，不再需要每次都扎破手指采集血樣，而是可以直接佩戴便攜性的連續(xù)性血糖儀在腹部和手臂上，實(shí)現(xiàn)每天24小時不停的監(jiān)控血糖數(shù)值。再比如，隨著關(guān)注聽力健康人群的逐步增加，很多傳統(tǒng)的助聽器驗(yàn)配方法需要患者親自到驗(yàn)配門店去驗(yàn)配，流程繁瑣，滿足不了人們的日常需要。更多人群希望能夠?qū)崿F(xiàn)在家就能夠做聽力檢測和實(shí)現(xiàn)助聽器的驗(yàn)配。

　　高精度、便攜性已經(jīng)是家庭健康醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展方向。李銘豪認(rèn)為，診療功能可以通過醫(yī)療級別的認(rèn)證來得到保證，精度的提高有賴于醫(yī)療相關(guān)的傳感器和半導(dǎo)體元器件的高精度設(shè)計(jì)，例如內(nèi)置的ADC的bit數(shù)，信號調(diào)理電路的整體設(shè)計(jì)等。而在減少設(shè)備的體積提高便攜性上，主要是兩個方向的考量：第一個是新技術(shù)的替代。例如超聲設(shè)備，傳統(tǒng)的換能器transducer要實(shí)現(xiàn)超聲設(shè)備的便攜，犧牲的精度又允許通過醫(yī)療認(rèn)證，目前業(yè)內(nèi)在研究PMUT（壓電式MEMS超聲波換能器）或者CMUT（電容式MEMS超聲波換能器）的技術(shù)和商用可行性。第二個就是現(xiàn)有技術(shù)的器件集成，例如把光電二極管PD和信號調(diào)理，數(shù)模轉(zhuǎn)換集成為模擬前端器件，提高性能的同時降低成本，實(shí)現(xiàn)更小的設(shè)備體積。

　　關(guān)鍵應(yīng)用驅(qū)動的典型產(chǎn)品

　　通過對市場的熱點(diǎn)、趨勢，以及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和升級方向的討論，我們可以看到，高精度、小型化、智能化和便攜性是家庭健康醫(yī)療設(shè)備驅(qū)動數(shù)模和傳感技術(shù)的應(yīng)用方向?，F(xiàn)在我們把參加本期專題的5家企業(yè)的典型產(chǎn)品進(jìn)行梳理，看看這些產(chǎn)品是如何滿足這些應(yīng)用特性的。

　　Melexis的MLX90362

　　這是一款業(yè)界最小的醫(yī)用紅外溫度傳感器。非接觸式溫度計(jì)克服了接觸式溫度計(jì)所遇到的典型問題——即無法保證與被測物體的熱接觸時，其精度較差。MLX90362具有高精度、小尺寸（3x3x1 mm）和熱穩(wěn)定性（非接觸解決方案的典型弱點(diǎn)）的組合特性。該顆料的詳細(xì)信息可參考《可消除非接觸式溫度測量中熱擾動的智能解決方案》。

　　ADI的可穿戴健康監(jiān)測方案

　　該方案結(jié)合了嵌入式傳感器、處理能力和無線通信能力，打破了院內(nèi)臨床醫(yī)療設(shè)備和院外可穿戴設(shè)備的界限，加速了可穿戴醫(yī)療和遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步。

　　VSM信號調(diào)理技術(shù)是下一代家庭健康可穿戴設(shè)備中數(shù)字醫(yī)療保健的關(guān)鍵技術(shù)，ADI在該領(lǐng)域有數(shù)十年的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合ADI在光電、生理電勢、生物阻抗、運(yùn)動、體溫等各類高精度、高性能、高可靠性的傳感器、以及信號處理前端和集成模塊的經(jīng)驗(yàn)，使其在體征信號監(jiān)測智能醫(yī)療設(shè)備和可穿戴設(shè)備方案中， 能夠?qū)崿F(xiàn)嵌入式傳感器、處理能力和無線通信能力的整合。另外，ADI在電源管理，信號處理及數(shù)據(jù)通信方面突出的技術(shù)和產(chǎn)品也為現(xiàn)在和未來的數(shù)字化智能醫(yī)療設(shè)備所需的更低功耗、更小體積，遠(yuǎn)程互聯(lián)提供了完整的系統(tǒng)級解決方案。

　　ADPD4100/ADPD4101是ADI針對VSM應(yīng)用推出的一種多模式傳感器AFE，是可穿戴健康和健身設(shè)備中各種電氣和光學(xué)傳感器的理想樞紐，適用于心率和心率變異性（HRV）監(jiān)測、血壓估計(jì)、壓力和睡眠跟蹤以及SpO2測量。這種新型多參數(shù)VSM AFE的多種工作模式可以容納醫(yī)療健康應(yīng)用中的不同傳感器測量，包括但不限于光電容積脈搏波描記（PPG）、心電圖（ECG）、皮膚電活動（EDA）、身體成分、呼吸、溫度和環(huán)境光測量。

　　AD8233是ADI的低功耗、單導(dǎo)聯(lián)、心電圖ECG模擬前端 （AFE），專為滿足新興的健身設(shè)備、便攜式/佩戴式監(jiān)控設(shè)備和遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)設(shè)備的ECG信號調(diào)理要求而設(shè)計(jì)。與當(dāng)前很多集成解決方案中采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，AD8233的模擬濾波配置采用雙極高通濾波器，結(jié)合芯片內(nèi)部的儀表放大器架構(gòu)和無使用約束運(yùn)算（增益）放大器，支持用戶采用多極低通濾波技術(shù)來消除線路噪聲和其他干擾，并可提供在關(guān)斷（shutdown）模式下的導(dǎo)聯(lián)脫落監(jiān)測功能。它為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了靈活性，將健身和醫(yī)療監(jiān)護(hù)的價值和性能提升到一個新的水平。

　　專門用于高精度阻抗測量的模擬前端AD5940和高精度、低功耗片上計(jì)量儀ADucM355可用于身體阻抗分析BIA,皮電活動EDA/GSR等，簡單易用，一步到位。

　　在體溫監(jiān)測方面，ADI的ADT7422數(shù)字溫度傳感器在體溫范圍內(nèi)達(dá)到0.1°C 的精度，4x4mm的極小封裝，數(shù)字溫度直接輸出。ADT5912模擬溫度傳感器能在-20°C to 90°C達(dá)到0.1°C 的精度。這些溫度傳感器在小尺寸，高精度，低功耗方面都能很好地滿足穿戴產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

　　在運(yùn)動檢測的相關(guān)領(lǐng)域，ADI的超低功耗3軸數(shù)字MEMS產(chǎn)品ADXL362在運(yùn)動檢測喚醒模式下功耗僅為300nA，其超低功耗的特征滿足可穿戴運(yùn)動監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用，下一代更低功耗的產(chǎn)品也即將上市。

　　安森美的個人健康護(hù)理方案

　　針對每天24小時不停的監(jiān)控血糖數(shù)值，安森美開發(fā)了模擬前端AFE以及配套的超低功耗藍(lán)牙RSL10，可以為連續(xù)性血糖儀方案提供一站式支持。根據(jù)傳感器，ADC，BLE的不同搭配，安森美半導(dǎo)體的連續(xù)血糖儀方案提供有離散型CGM方案，半定制CGM方案，全定制CGM方案。

　　針對居家聽力檢測和助聽器的驗(yàn)配，安森美推出了Ezairo系列助聽器平臺，可以通過一站式OTC解決方案。不管是在手機(jī)端APP實(shí)現(xiàn)聽力檢測，助聽器驗(yàn)配，還是電腦端GUI實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程驗(yàn)配和控制，安森美半導(dǎo)體提供了各種高低端方案，比如高端的E7160,中低端的B300, RSL10，安森美半導(dǎo)體都提供有相應(yīng)的交鑰匙解決方案。

　　艾邁斯歐司朗的傳感器和檢測方案

　　艾邁斯歐司朗的生物傳感器產(chǎn)品系列采用首款集成式光學(xué)傳感器模塊，包括心率測量、光電容積脈搏波圖 （PPG） 和心電圖 （ECG） 算法。該模塊適用于眾多終端產(chǎn)品，包括可穿戴設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備和移動設(shè)備。艾邁斯歐司朗的生物傳感器可通過低噪聲模擬光學(xué)前端及艾邁斯歐司朗的定制化軟件和算法實(shí)現(xiàn)行業(yè)最高的精確度。我們憑借其在移動設(shè)備光學(xué)傳感技術(shù)方面的專業(yè)知識，為 OEM 提供電子、機(jī)械及光學(xué)設(shè)計(jì)指南，幫助客戶快速實(shí)現(xiàn)成功的應(yīng)用。

　　在光學(xué)傳感器領(lǐng)域，該公司推出的超薄血氧飽和度（SpO2）測量專用傳感器 AS7038RB，可集成到耳塞、智能手表和腕帶等可穿戴消費(fèi)類產(chǎn)品以及貼片和血氧測量器等醫(yī)療設(shè)備中，提供血氧遠(yuǎn)程監(jiān)測功能。

　　針對當(dāng)前全球新冠肺炎疫情監(jiān)控現(xiàn)況，艾邁斯歐司朗推出了數(shù)字化側(cè)向?qū)游鰴z測（LFT）方案，覆蓋抗原檢測和抗體檢測，可以快速、靈敏、高效、經(jīng)濟(jì)的方式進(jìn)行大批量檢測，在較大范圍的COVID-19感染期內(nèi)均可快速提供可信的檢測結(jié)果。該方案整合了ams高精度多通道光譜傳感器AS7341L、光學(xué)結(jié)構(gòu)件和LED，以實(shí)現(xiàn)最高精度。AS7341L在可見范圍內(nèi)的8光譜通道，可實(shí)現(xiàn)高精度混合多顏色同時測量，全光域通道支持初始化后的自檢測功能。目前，艾邁斯歐司朗已經(jīng)攜手多家合作伙伴基于此開發(fā)了多種COVID-19檢測方案，具有高靈敏度、特異性、云連接和可提供定量結(jié)果等特性，并以手持式/一次性設(shè)備的尺寸和成本實(shí)現(xiàn)臺式實(shí)驗(yàn)室級別的準(zhǔn)確度。

　　TI的監(jiān)測系統(tǒng)方案

　　低功耗、小型化（新的小型封裝技術(shù)）、無線傳感（如藍(lán)牙低能耗BLE） 、Wi-Fi、低于1 GHz等不同技術(shù)）等是TI在家庭健康醫(yī)療系統(tǒng)方案中的主要技術(shù)。包括在便攜可穿戴設(shè)備、高精度心電血氧測量系統(tǒng)中的小型化低功耗模擬前端（AFE），可對人體狀態(tài)、活動及運(yùn)動特征進(jìn)行檢測（如是否有人跌倒）的毫米波雷達(dá)傳感器，結(jié)合C2000系列微控制器，可精確控制呼吸機(jī)柔順呼吸的簡單易用的高精度馬達(dá)控制，以及高效率、低靜態(tài)電流、小體積的可保證長電池續(xù)航時間的電源管理芯片。

　　結(jié)語

　　2萬億美元，這是2020年全球醫(yī)療保健行業(yè)的收入。而近十年來，中國的醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)總體上一直呈現(xiàn)出高速增長的態(tài)勢。2018年中國醫(yī)療器械市場規(guī)模約為5304億元，同比增長19.86%，到了2019年，該市場規(guī)模增加到近6259億元。隨著醫(yī)療電子設(shè)備的國產(chǎn)化進(jìn)程加速推進(jìn)，以及智慧醫(yī)療、移動醫(yī)療等新興技術(shù)應(yīng)用的落地，加上“健康中國”的國家戰(zhàn)略化，國家對全社會醫(yī)療服務(wù)體系的重視不斷加強(qiáng)，預(yù)計(jì)未來幾年，中國的醫(yī)療電子市場將持續(xù)平穩(wěn)增長。可以預(yù)見，作為其中增長最快的領(lǐng)域，家庭健康醫(yī)療將在創(chuàng)新化發(fā)展周期中迎來新一輪的機(jī)遇。