走进可穿戴医疗的3.0时代

来自Omdia Healthcare的相关数据显示，可穿戴医疗/健康设备的市场规模有望从2019年的6.4台突破至2023年的10亿台，年复合增长率(CAGR)高达22%，从而标志着一个由可穿戴设备、传感器技术、近距离无线通信和云计算/大数据分析组成的“可穿戴医疗”生态系统正式形成并进入高速发展期。

从“消费级”到“医疗级”的飞跃

当前各种可穿戴健康监测设备，实际上多数都是在扮演浅层的“健康管家”角色，不但与真正意义上的“医疗”概念相距甚远，而且经过几年的发展，处在初级应用阶段的可穿戴健康监测设备们发现这个“管家”也并不好当，测量数据不准确、用户使用粘性不强等因素直接导致行业目前遭遇了一定的发展瓶颈。但与此同时，却又有很多行业人士将医疗视作是可穿戴设备最具前景的应用领域，Maxim工业与医疗健康事业部总经理Andrew Baker便是其中之一。

Maxim工业与医疗健康事业部总经理Andrew Baker

众所周知，“健康监测/管理”与“医疗”是两种截然不同的概念。传统的医疗大多是对已有健康问题的患者进行处置和治疗，而移动健康类设备和服务的应用价值在于通过对用户日常生理体征等健康指标的变化进行监测，做出趋势性的判断和相应的日常行为指导。然而，家用级健康监测应用尚且不成熟，此刻却又开始讨论医疗级应用，是否会让人觉得前进的步伐迈得过大？

“我并不这样认为，尤其是在当前新冠肺炎疫情之下，医护人员会更倾向采用远程监护的方式去了解病人的病情，从而推动业界向监测临床级测量数据迈进，例如SpO2、呼吸和温度。”Andrew Baker列举的一个典型案例是和病毒传播相关的远程病人监护，该模型的目标就是让受到感染的个人既可以待在家中，又能够较好的得到来自医院的远程监护。与之相对应的是，通过减少接触，减少了医护人员被感染的风险，降低了治疗费用，但保证了治疗结果。

当然，同样的模型也适用于预防性监护和慢性病管理，通过在人群中做大量广泛性的预测性筛查后，将高风险人群集中至定点区域进行更仔细的筛查，或者是出院后继续对患者体温、SpO2、心率/ECG、呼吸等指标进行持续追踪

房颤(AFib)就是预防性监护的应用之一。作为最常见的心率不齐症状，房颤会让患者中风的风险提高5倍，如果能够做到早发现、早治疗，此类疾病甚至可以完全治愈。但令人感到棘手的，是几乎50%的房颤人群是无症状的，导致早期确诊比较困难。广泛筛查是针对上述无症状人群的唯一检测方法，一些消费类产品和处方器材都可以做到房颤的早期发现，检测结果也得到了临床认可。

糖尿病人的血糖连续监测(CGM)则是慢性病管理的代表性应用。根据预测，全球范围内糖尿病患者的数量将从2019年的4.63亿上升至2030年的5.78亿，传统的手指血液采集和血糖试纸，都是单一时间点的抽查，并不能方便及时的做到长期血糖趋势的检测。但如果通过连续血糖检测仪，患者就能够更加有效的管理自身的健康状况，减少并发症风险，节省护理费用。

两年升级一代

作为可穿戴医疗健康和远程病人监护技术领域的引领者之一，Maxim自2016年首次推出健康传感器平台MAXREFDES100以来，保持着每两年升级一代的速度，目前的最新平台是不久前推出的HSP3.0。

该款可直接佩戴的腕戴式参考设计型号为MAXREFDES104#，用于监测血氧(SpO2)、心电图(ECG)、心率、体温和运动，其算法提供心率(HR)、心率变异(HRV)、呼吸率(RR)、血氧饱和度(SpO2)、体温、睡眠质量和压力水平等信息，精度已达临床级，符合FDA对于SpO2和动态ECG的要求(IEC 60601-2-47)。随硬件、固件和算法一起提供时，售价为400美元。

与从零开始设计这些设备相比，该参考设计使可穿戴产品设计师能够至少节省6个月的时间。HSP 3.0采用腕戴式设计，也适用于其他干电极形式的设备，例如胸贴和智能戒指。 

与上一代产品相比，HSP 3.0的最大亮点是在集成ECG方案中增加了光学SpO2测量和干电极测量能力。因此，该平台可以使终端方案监测心脏和呼吸问题，用于管理慢性阻塞性肺疾病(COPD)、传染病(例如COVID-19)、睡眠窒息症和动脉纤颤(AFib)等疾病。此外，与HSP 2.0相比，这款参考设计体积缩小了40%，采用升级版微控制器、电源、安全管理和检测IC。参考设计包括完整的光学和电极设计，结合所提供的算法，可以满足临床级测量要求。

具体而言，HSP 3.0包括以下传感器、电源管理、微控制器和算法产品：

• MAX86176：噪声最低的光学光电容积脉搏波法(PPG)和电学ECG模拟前端(AFE)，提供110dB信噪比(SNR)，从而增加SpO2饱和度检测能力；共模抑制比(CMRR)大于110dB，以支持干电极ECG应用。

• MAX20360：高度集成的电池和电源管理IC (PMIC)，优化用于先进的体戴式健康检测设备。器件包括Maxim Integrated的高精度ModelGauge™ m5 EZ电量计、精致的触觉驱动器，以及独特的低噪声升/降压转换器，最大程度提高SNR、降低光学生物检测所需功耗。

• MAX32666：支持蓝牙(BLE)功能的超低功耗微控制器，包含两个Arm® Cortex®-M4F核和附加SmartDMA，后者允许独立运行BLE栈，使两个主核用于运行主要任务。此外，微控制器集成完整的安全套件和存储器纠错码(ECC)，大大提高系统可靠性。

• MAX32670：超低功耗微控制器，专用于Maxim Integrated领先的脉搏率、SpO2、HRV、呼吸率、睡眠质量监测和压力监测算法支持。微控制器可配置为传感器集中器(支持硬件和算法)或算法集中器(支持多种算法)。MAX32670无缝支持客户所需的传感器功能，包括管理MAX86176 PPG和ECG传感器AFE，并为外部提供原始或计算得到的数据。 

• MAX30208：低功耗、高精度数字温度传感器，采用2mm x 2mm小型封装。器件的工作电流比同等竞争器件低64%。器件读取封装顶部的温度，可安装在软电缆或PCB上，使其很容易设计到可穿戴设备中。MAX30208的精度为0.1°C，满足临床温度要求。

Andrew Baker认为，可穿戴医疗设备的长期佩戴对很多慢性病的监测非常有帮助，成本低，效果好，用户的接受度也高。它提供的实时测量数据以及历史数据在医疗数据分析中至关重要，进而可以转化为具体有用的可执行结论，让每一个个体在自己的潜在健康问题累计发展成慢性病之前，清楚的认识到这些健康风险。如果能将现在的测量方式从现在需要病人主动配合，变成更多无感知的被动式测量，就能够更好的增加用户黏性。