医療業界では、ますます小型のウェアラブルデバイスが登場し、患者の生理状態を監視するための最適なツールになりつつあります。人工知能（AI）技術の急速な発展により、これらのウェアラブルデバイスはより正確でインテリジェントになり、患者の身体的状態を予測して早期警告、救助、または投薬を行うことができるようになり、より多くの患者の命が救われるようになりました。本稿では、アローエレクトロニクスを代理店とするADI、オンセミ、村田製作所のAI技術とソリューションを組み合わせたウェアラブルデバイスの最新動向を紹介します。
AIとウェアラブル技術の完璧な組み合わせ
ヘルスケア分野でのウェアラブルデバイスの使用は、実のところ長い間行われてきました。たとえば、補聴器は最も一般的なウェアラブルデバイスです。1980年代後半、デジタル補聴器の発明は、この業界のデジタル化への移行を意味しました。その後、ウェアラブルデバイスはさまざまな形で開発され、ヘルスケア分野でますます応用されるようになりました。
現在、スマートセンサー、AI、機械学習技術のサポートにより、ウェアラブルデバイスは遠隔患者モニタリング、早期診断、慢性疾患モニタリングに使用され、患者の日常の健康とライフスタイルを改善しています。緊急事態への対応にも使用できます。このため、ヘルスケア分野ではインテリジェントなウェアラブルデバイスの使用が増加しています。これらのデバイスにより、今後数年間で米国の業界コストが約2,000億米ドル削減され、世界のインテリジェント ウェアラブル デバイス市場は2025年までに1,800億米ドルに達すると予想されています。
一般的に、ウェアラブルデバイスは、モビリティ、自律性、精度、使いやすさを特徴としており、AIテクノロジーと組み合わせると、ヘルスケアサービスプロバイダーにとって優れた補助ツールになります。特に、適切な医療施設の利用が困難になるCOVID-19パンデミック期においては、AIウェアラブルデバイスが特に重要になります。
現在、ウェアラブルデバイスは、AIと音検知技術を使用して遠隔心臓モニタリングを実行したり、AIとビッグデータを使用して女性の妊娠能力を予測したりすることができます。また、視覚障害者が環境内を移動して周囲の障害物との衝突を防ぐのにも役立ち、聴覚障害者が環境を「感じる」のにも役立ち、これらの人々の活動能力が向上します。糖尿病などの慢性疾患を持つ多くの患者にとって、ウェアラブルデバイスは血糖値の変化をいつでも監視し、自動的にインスリンを注入して生活の質を向上させることもできます。
AIとウェアラブル テクノロジーの完璧な組み合わせにより、ウェアラブル デバイスによって生成された医療データをAIアルゴリズムを使用して処理し、タイムリーな推論を生成することができ、それに基づいて医療従事者はデータに基づいた意思決定を行うことができます。ウェアラブルデバイスを通じて、医療従事者はタイムリーに遠隔医療を行うこともできます。高速インターネットの普及とアクセスの拡大、そしてより低コストでより良い治療の選択肢を提供したいという需要の高まりにより、AI駆動のウェアラブル デバイスを組み合わせた革新的なアプリケーションと製品は、将来的に大きな発展の可能性を秘めており、業界全体に衝撃を与え続けるでしょう。
ウェアラブルデバイスの健康モニタリングのニーズを満たす完全な製品ライン
ADIは、ウェアラブル健康モニタリング デバイスの分野に多大な努力を注いでいます。ADIの光学、インピーダンス、生体電位、モーション センサー技術と信号調整の専門知識により、フィットネス バンド、スポーツ ウォッチ、歩数計など、さまざまなウェアラブル健康モニタリング デバイスを設計できます。ADIのADuCM350開発プラットフォームは、高度に統合された高精度で低消費電力のメーターオンチップです。このプラットフォームは、16ビットの高精度アナログ フロントエンド (AFE)、Cortex M3処理サブシステム、業界標準のソフトウェア開発環境を統合しています。 ボタン電池で駆動し、ADIの標準コンバータ、リニアおよびミックスドシグナル コンポーネントと組み合わせたこのプラットフォームにより、さまざまな個別設計を実現できます。
ADIは、ADPD4100、ADPD4101、AD8233、ADF7030、ADF7030-1、ADP530、ADPD105、ADPD106、ADPD107など、ウェアラブル健康モニタリング デバイスの開発に適したさまざまな製品を誇っています。ADPD4100とADPD4101はマルチモード センサー フロントエンドです。AD8233は、心電図 (ECG) やその他の生体電気測定用の統合信号調整モジュールです。ADF7030は、高性能と低消費電力を特徴とし、169 MHz ISM帯域で動作する無線トランシーバーICです。ADF7030-1は、サブGHzで動作する高性能無線トランシーバーICです。ADP530は、超低電力で効率的に動作する150 mA/500 mA電力降圧レギュレータです。ADPD105はI2C測光フロントエンドです。ADPD106は、1つの出力とSPIが統合された測光フロント エンドです。ADPD107は、SPIと統合された測光フロントエンドです。
その他のADI製品には、ADuCM3029、ADUCM350、ADXL354、ADXL355、ADXL362などがあります。ADuCM3029は、電源管理と256 KBの組み込みフラッシュ メモリを統合した低電力ARM Cortex-M3 MCUです。ADUCM350は、Cortex M3コアと設定可能なインピーダンスを統合したネットワーク アナライザーおよびポテンショスタットです。ADuCM3029またはADUCM350に、アナログ出力の低ノイズ、低ドリフト、低消費電力の3軸加速度計ADXL354、デジタル出力の低ノイズ、低ドリフト、低消費電力の3軸加速度計ADXL355、またはマイクロパワー、3軸、 ±2 g /±4 g/±8 gデジタル出力MEMS加速度計ADXL362を搭載すると、より豊富な機能を備えたウェアラブル健康モニタリング デバイスを実現できます。
ADIは、CN0133、CN0160、CN0159、CN0274など、顧客の製品開発を加速できるリファレンス デザインもいくつか提供しています。CN0133は、高精度アナログ マイクロコントローラADuC7024とデジタル加速度計ADXL345を使用して低g加速度を検出します。CN0160はUSB周辺機器アイソレータ回路に使用されます。CN0159はUSBケーブルアイソレータ回路に使用されます。CN0274は超低消費電力でスタンドアロンのモーション スイッチとして動作します。
スペースに制約のあるウェアラブル医療機器向けの完全なソリューション
onsemiはウェアラブル医療機器向けの完全なソリューションを提供します。ポイントオブケア技術およびデバイスの市場が拡大する中、オンセミの医療機器は患者の周囲でより多くの検査と診断を実施できるようにし、有効性と成功率を高めています。 高度な医療検査技術（血糖値、酸素飽和度、迅速連鎖球菌検査）と液体生検などの非侵襲性ゲノム診断により、患者は改善されたポイントオブケア検査（POCT）とより迅速な治療選択が可能になります。
Onsemiの幅広いイメージ センサー ポートフォリオは、カメラ メーカーにさまざまな選択肢を提供し、ウェアラブル デバイスや民生用電子機器、産業、医療、自動車アプリケーションなど、考えられるすべての最終アプリケーションの要件を満たします。Onsemiの高度なパッケージングおよび製品小型化テクノロジは、サイズ、パフォーマンス、システム統合が重要な医療アプリケーションに特化しています。たとえば、40年以上存在していた補聴器のスペース制約の問題は、オンセミによって解決され、この分野におけるオンセミのリーダーシップを確立しました。
補聴器アプリケーションを例に挙げてみましょう。onsemi は補聴器メーカー向けの低電力ソリューションの大手プロバイダーです。このソリューションでは、Audiology DSPシステム テクノロジーと、EZAIRO 5900、EZAIRO 7100、Ezairo 8300、EZAIRO 7160 SL、EZAIRO 7111製品を使用します。EZAIRO 5900には、独立した完全にプログラム可能な信号処理コアが2つあり、各コアには独自の属性があります。EZAIRO 7100は、高度な補聴器や聴覚インプラント デバイスの高性能と低電力の要件を満たします。Ezairo 8300は高度なオーディオ プロセッサであり、高度な並列処理と柔軟性を確保するために6つのプログラム可能または半プログラム可能な処理コアを備えています。EZAIRO 7160 SLは、補聴器へのワイヤレス接続を可能にするDSPベースのオープン プログラマブル ハイブリッド モジュールです。EZAIRO 7111は、非ワイヤレス補聴器用に設計されたDSPベースのオープン プログラマブル ハイブリッド モジュールです。
onsemi AYRE SA3291は、補聴器用に事前設定されたワイヤレスDSPシステムで、最大8つのWDRCチャネルを備えています。事前設定されたワイヤレスDSPシステムは、近距離磁気誘導 (NFMI) テクノロジを使用して、補聴器がワイヤレス ネットワークを介してプログラム モードと音量コントロールを同期し、テレコイル信号を補聴器間でストリーミングできるようにします。リレーと組み合わせて使用すると、AYRE SA3291はBluetooth経由でリモートコントロールやステレオオーディオストリーミングなどの機能を実装できます。®。
ヘルスケア機器の低消費電力と信頼性の高い接続要件を満たす
ますます多くの電子製品がヘルスケア分野に導入されるにつれて、電子技術の進歩によりヘルスケア機器の機能は継続的に強化されています。村田製作所は、こうした電子技術の進歩の最先端に立ち、世界のヘルスケアの未来を形作る一翼を担っています。
ヘルスケア機器はネットワークを介して相互接続されることが増えており、低消費電力と信頼性の高い接続を特徴としています。村田製作所の無線周波数 (RF) モジュールは検証済みで、優れたRFパフォーマンスを実証しており、お客様がほとんどのデバイスを簡単に接続できるように支援します。たとえスペースの問題が限られており、電力要件が低い場合でも、RFモジュールはデバイスが仕様を満たすのに役立ちます。コンボ モジュール (Wifi a/b/g/n/ac/ax + Bluetooth 5.2)タイプ1XL、Murata p/n: LBEE5ZZ1XL-774 を使用すると、設計が非常に簡単になり、アンテナのマッチングがサポートされます。電子健康/家庭用モニター、血圧モニター、血糖値測定器などの医療機器を接続するために使用できます。
村田製作所のもう一つのBluetoothモジュールMBN52832、村田製作所p/n: WSM-BL241-ADA-008は、わずか7.4 × 7.0 × 0.9 mmという小型サイズを誇ります。村田製作所のパッケージング技術により、村田製作所のBluetoothモジュールは非常に小型化され、お客様の製品に多くのスペースを節約できます。® ® MBN52832の金属コートシールド技術により、金属缶シールドが不要になり、顧客のコストと製品サイズが最小限に抑えられます。スペースが貴重な設計では、MBN52832はBluetooth® 機能や電力を犠牲にすることなく、最小限のスペースで済みます。このBluetoothモジュールにはすでにRF設計が含まれているため、高周波アナログ設計が不要になります。また、FCC/IC/CE/TELECテストにも合格しているため、モジュール認証がはるかに容易になります。このモジュールと組み込みMCUモジュールの組み合わせは、最もシンプルで最小のソリューションです。オンボードアンテナモジュールも利用可能です。
優れたRF設計により、このBluetooth® モジュールは、通信距離が長くても高いデータ レートで動作できます。動作データレートを下げると、通信距離が長くなります。適切なチューニング、高いRFパフォーマンス、および顧客のアプリケーションに合わせたアンテナとマッチングをサポートします。村田製作所のモジュールは、血圧計、体温計、補聴器、血糖値測定器、インスリンポンプ、皮膚パッチなど、さまざまな個人用ヘルスケア機器に使用できます。
結論
ウェアラブル医療機器は、健康を重視する人々や慢性疾患の患者にとって最良のパートナーとなり、また医師に治療の参考資料を提供することもでき、医療業界の発展に大きな変化をもたらすでしょう。この記事で紹介したADI、オンセミコンダクター、村田製作所の製品ソリューションは、ウェアラブル医療機器の開発に必要な完全な製品ポートフォリオを提供します。ウェアラブル医療機器市場への参入を検討しているメーカーは、Arrow Electronicsに問い合わせて、詳細な製品情報や技術サポートを受けることができます。