新增EDA、光學(xué)同步采樣通道數(shù)翻倍，ADI推出四合一生命體征監(jiān)測(cè)芯片ADPD7000

受限于測(cè)量的條件不能夠像醫(yī)療環(huán)境中那么妥當(dāng)，且要考慮到整體續(xù)航表現(xiàn)，可穿戴設(shè)備對(duì)于生命體征監(jiān)測(cè)（VSM）的模擬信號(hào)前端芯片的要求極高。作為由ADI中國(guó)產(chǎn)品事業(yè)部本土設(shè)計(jì)研發(fā)的生命體征監(jiān)測(cè)傳感器模擬前端，ADPD6000有效解決了在可穿戴設(shè)備上進(jìn)行更準(zhǔn)確的心率、血氧、心電圖等各種體征信號(hào)捕捉的難題，獲得了市場(chǎng)的認(rèn)可。近日，ADI中國(guó)產(chǎn)品事業(yè)部又在ADPD6000的基礎(chǔ)上，推出了新的產(chǎn)品ADPD7000，新增了EDA通道，并且將光學(xué)通道數(shù)翻倍。

可穿戴生命體征監(jiān)測(cè)，對(duì)于模擬信號(hào)前端的挑戰(zhàn)

世衛(wèi)組織曾發(fā)布過人的核心五大生理指標(biāo)：心率、血氧、血壓、呼吸和體溫，而目前所有的這些指標(biāo)，基本都可以在可穿戴手表上實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。

據(jù)ADI中國(guó)產(chǎn)品事業(yè)部高級(jí)市場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)理何源分享，目前可穿戴VSM的成熟應(yīng)用基于光學(xué)和物理電信號(hào)兩種不同的原理。心率、血氧等依靠光學(xué)來實(shí)現(xiàn)感知。其中，通過監(jiān)測(cè)血管的光的變化，能提供心率數(shù)值；血氧原理類似，但需要一個(gè)紅光和一個(gè)紅外光交替進(jìn)行監(jiān)測(cè)。而通過光學(xué)感知得到的心率血氧的數(shù)據(jù)，疊加上加速度計(jì)來判斷人的動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)睡眠質(zhì)量等更多健康監(jiān)測(cè)應(yīng)用。此外，通過對(duì)于皮膚電等人體物理電的捕捉監(jiān)測(cè)，結(jié)合心率等數(shù)據(jù)，在一系列算法的幫助下，可以實(shí)現(xiàn)體脂、情緒壓力等監(jiān)測(cè)應(yīng)用。

可穿戴設(shè)備的光學(xué)類感知挑戰(zhàn)，來自于對(duì)光信號(hào)的捕捉。一種典型的情況是，由于不同的膚色對(duì)于光線的吸收程度是不一樣的，深色的皮膚會(huì)吸收掉更多的發(fā)射光，因此很難接收到反射回的光線，這時(shí)候就需要更高靈敏度和更高信噪比的模擬信號(hào)鏈路來實(shí)現(xiàn)。另一種情況下，光線傳播的路徑中會(huì)遇到很多的阻礙，例如更長(zhǎng)的皮膚體毛、皮膚上的疤痕、紋身等，這時(shí)候皮膚呈現(xiàn)出不均勻的特性，就會(huì)對(duì)常規(guī)的心率指標(biāo)監(jiān)測(cè)造成困難。何源表示，這時(shí)候需要把體毛等動(dòng)態(tài)“噪聲”，即沒有有效信息的因素蓋掉，過濾出有效信息，這也需要相應(yīng)的硬件支撐。

對(duì)于ECG和PPG的監(jiān)測(cè)，挑戰(zhàn)在于可穿戴設(shè)備的電極不能做的很大，且接觸的皮膚情況也會(huì)有不同的變化。一般而言，醫(yī)院中的ECG設(shè)備會(huì)使用非常大的電極，采用吸盤緊扣在身上，而且由于病患在檢查時(shí)不會(huì)亂動(dòng)，這就形成了一個(gè)非常理想的測(cè)量環(huán)境。但可穿戴手表通常只有一兩個(gè)電極點(diǎn)，電極的面積非常小，并且接觸的皮膚可能是過于潮濕或者極干燥的，這就導(dǎo)致進(jìn)行組抗測(cè)量時(shí)，輸入阻抗的變化并不均勻，難免會(huì)產(chǎn)生一系列的誤差。

而最新推出的ADPD7000，解決了以上一系列的可穿戴設(shè)備的生命體征監(jiān)測(cè)難題，并且在ADPD6000的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了諸多提升。

ADPD7000：新增GSR，光學(xué)同步采樣翻倍，更高輸入阻抗

從與ADPD6000的對(duì)比來看，ADPD7000系列有諸多提升，第一個(gè)最明顯的是新增了EDA模擬鏈路，變成了4合1的模擬信號(hào)前端；第二個(gè)大的提升表現(xiàn)為光學(xué)通道方面，LED驅(qū)動(dòng)器從4個(gè)變成了8個(gè)，同步采樣也從雙通道變成了4通道；第三個(gè)明顯的提升是ECG通道，將輸入阻抗從上一代的3GΩ大幅提升到了20GΩ。

所有的提升都著眼于對(duì)應(yīng)用痛點(diǎn)的解決。EDA鏈路的新增，可以讓可穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的壓力、情緒感知。據(jù)何源介紹，雖然現(xiàn)在很多的手表也可以測(cè)壓力，但這種壓力測(cè)量比較粗糙、不夠精細(xì)化，而采用ADPD7000之后，通過PPG結(jié)合EDA就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)更精準(zhǔn)的判斷。

據(jù)悉，皮膚電反應(yīng)（GSR）是最敏感的情緒反饋之一，也被稱為皮膚電活性（EDA），或者皮膚電導(dǎo)（SC）。GSR來源于皮膚汗腺的自主激活。這個(gè)手腳出汗是由情緒刺激引起的：每當(dāng)我們發(fā)生情緒變化，GSR數(shù)據(jù)會(huì)顯示出明顯的模式，可以通過觀察來統(tǒng)計(jì)量化。

GSR并不是一項(xiàng)新的技術(shù)，倒退五六十年，這些技術(shù)已經(jīng)存在，包括在測(cè)謊儀上都有具體的應(yīng)用。ADI此前也有專門推出搭載了EDA模擬鏈路的AFE產(chǎn)品MAX30001。而此次將GSR與PPG、ECG和BIA結(jié)合組成四合一的模擬前端，正是迎合了可穿戴設(shè)備上對(duì)于情緒等應(yīng)用的監(jiān)測(cè)需求。據(jù)何源介紹，ADPD7000上的GSR具有更高的動(dòng)態(tài)范圍，能夠自動(dòng)切換激勵(lì)頻率和幅度，測(cè)量范圍和精度也更寬廣。

而LED驅(qū)動(dòng)器的增加和同步采樣數(shù)量提升，能夠更有效地應(yīng)對(duì)光學(xué)感知中的噪聲挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于各種不同皮膚不同監(jiān)測(cè)條件下的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)捕捉。何源表示，ADPD6000支持的光只有四路，ADPD7000可以支持的通道數(shù)可達(dá)八路，未來會(huì)更多。綜合來看，目前八路通道數(shù)在性價(jià)比、功能性上擁有非常好的平衡點(diǎn)。

將ECG的輸入阻抗提升到20GΩ，也就是200億歐的輸入阻抗，也就意味著ADPD7000有了更好的抗干燥的程序，更高的動(dòng)態(tài)范圍。何源表示，輸入阻抗做到了20GΩ，大約是上一代的7倍，覆蓋度得到很大增強(qiáng)。面對(duì)行業(yè)上的挑戰(zhàn)，ADPD7000在設(shè)計(jì)時(shí)候考慮到了最極端的情況，以實(shí)現(xiàn)最大程度的覆蓋度和準(zhǔn)確度。

除上述提到的提升外，針對(duì)體脂檢測(cè)類的應(yīng)用，ADI也通過軟件和硬件進(jìn)行了系統(tǒng)性提升。通過硬件上創(chuàng)新的拓?fù)浜蛙浖系膭?chuàng)新算法，能夠?qū)⒓纳筒粚?duì)稱的影響消除掉，得到更為準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。何源表示這項(xiàng)技術(shù)是非常先進(jìn)的，針對(duì)在可穿戴上進(jìn)行體脂測(cè)量，這是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的方案。

不只是硬件，而是全棧式方案商

“in China for China，是ADI的核心戰(zhàn)略，所以我們也不只是只做芯片這么簡(jiǎn)單的，雖然ADI做出了很好的芯片，但芯片要用起來也要結(jié)合軟件和算法。”何源表示，“我們有自研的算法，剛剛講到的心率、血氧、心率變異性、離腕檢測(cè)、房顫、睡眠、血紅蛋白含量等ADI都有自己的算法?！?

在現(xiàn)場(chǎng)我們體驗(yàn)了采用ADPD7000的手表進(jìn)行體脂檢測(cè)的demo，與8電極的大型體脂秤的檢測(cè)數(shù)據(jù)幾乎一致。

同時(shí)，ADI也積極和生態(tài)伙伴合作，進(jìn)行軟硬件結(jié)合的方案開發(fā)。

據(jù)悉，已有算法合作伙伴基于ADI的芯片研究出無創(chuàng)測(cè)量血壓或者情緒壓力的方法，適用于非常多的應(yīng)用場(chǎng)景，比如說智能汽車中的DMS攝像頭監(jiān)測(cè)等，這意味著ADPD7000也應(yīng)用于駕駛疲勞度的提醒。

何源表示，ADI在中國(guó)的生態(tài)合作伙伴體系遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是賣貨這么簡(jiǎn)單，而是一串包括本地定義、本地設(shè)計(jì)、本地制造的全鏈條產(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)ADI可以配合平臺(tái)商的算法實(shí)現(xiàn)全棧式方案，有一些廠商的研發(fā)能力不是很強(qiáng)，ADI也可以聯(lián)合方案商合作伙伴為廠商提供支持。

ADI提供的是一套全棧式的方案，這其中包括行業(yè)資源、海內(nèi)外資源的對(duì)接，所以ADI遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是一家芯片公司，更多地是一個(gè)非常值得信賴的合作伙伴。在與國(guó)內(nèi)客戶交流的過程中，可以有很多經(jīng)驗(yàn)可以分享給客戶，如果客戶遇到有問題，每一個(gè)客戶都有一個(gè)專門的人負(fù)責(zé)，ADI會(huì)確?？蛻舻漠a(chǎn)品從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)是可以迅速落地的，這也是ADI在國(guó)內(nèi)非常重要的任務(wù)。

ADPD7000是ADI中國(guó)產(chǎn)品事業(yè)部發(fā)布的全新一款生命體征監(jiān)測(cè)模擬信號(hào)前端，這展現(xiàn)了ADI中國(guó)產(chǎn)品事業(yè)部強(qiáng)大的本土研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造能力。據(jù)何源介紹，下一代的產(chǎn)品也已經(jīng)在路上了。