功能強(qiáng)大的下一代Nordic SoC 幫助解決全球高血壓?jiǎn)栴}

在全球范圍，高血壓是導(dǎo)致過(guò)早死亡的一個(gè)主要原因[1]，而世界衛(wèi)生組織(WHO)估計(jì)，全球約有 12.8 億名30 至 79 歲的成年人患有高血壓，因此設(shè)定了到 2030 年將高血壓患病率降低 33%的目標(biāo)。

要知道自己是否患上高血壓(BP)的唯一方法，是定期測(cè)量血壓；然而，許多人沒(méi)有這個(gè)習(xí)慣，因此直到發(fā)生嚴(yán)重醫(yī)療事件時(shí)，才知道自己患有高血壓。先進(jìn)的可穿戴設(shè)備可以讓佩戴者全天候掌握自己的血壓，而不必去看保健專(zhuān)家或使用笨重的家用血壓計(jì)。

無(wú)線(xiàn)時(shí)代的高血壓管理

如今，先進(jìn)的技術(shù)使得空間和資源受限的設(shè)備也可具備強(qiáng)大功能，意味著人們可以通過(guò)腕戴式和指戴式可穿戴設(shè)備讀取準(zhǔn)確可靠的血壓數(shù)據(jù)，以及大量其他心血管健康指標(biāo)，如最大 V02、血氧飽和度 (Sp02)、體溫、心率、心率變異性 (HRV) 和睡眠數(shù)據(jù)。

如今的可穿戴設(shè)備不僅能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)監(jiān)控，還能支持邊緣機(jī)器學(xué)習(xí)(Machine Learning, ML)和傳感器融合。ML可以通過(guò)掃描大量數(shù)據(jù)來(lái)識(shí)別影響血壓的多種因素，在測(cè)量高血壓方面發(fā)揮作用。而后可以幫助開(kāi)發(fā)算法，不斷提高可穿戴設(shè)備的測(cè)量準(zhǔn)確性，不僅能發(fā)現(xiàn)高血壓，還能識(shí)別潛在的原因，如缺乏活動(dòng)或睡眠呼吸暫停。 

與此同時(shí)，傳感器融合使設(shè)備能夠?qū)?lái)自多個(gè)傳感器的不同數(shù)據(jù)流結(jié)合起來(lái)，消除沒(méi)有用的 “噪音”，并確定來(lái)自哪些傳感器的數(shù)據(jù)點(diǎn)與健康問(wèn)題相對(duì)應(yīng)。這些數(shù)據(jù)不僅對(duì)個(gè)人有價(jià)值，對(duì)于臨床醫(yī)生也有價(jià)值，他們可以遠(yuǎn)程監(jiān)控病人，并根據(jù)需要采取補(bǔ)救措施。

邊緣 ML 和傳感器融合

為了在邊緣提供 ML 和傳感器融合，同時(shí)承擔(dān)大量繁重的計(jì)算工作，確保敏感健康數(shù)據(jù)的安全，并監(jiān)督可靠的無(wú)線(xiàn)連接，現(xiàn)今的先進(jìn)健康可穿戴設(shè)備開(kāi)發(fā)商對(duì)其設(shè)備的無(wú)線(xiàn) SoC 提出了近乎嚴(yán)苛要求。

對(duì)于可穿戴設(shè)備來(lái)說(shuō)，重量和外形尺寸也是關(guān)鍵的考慮因素，因?yàn)樗鼈兊脑O(shè)計(jì)初衷是讓佩戴者舒適地全天候佩戴，不能過(guò)于笨重。這意味著為其助力的 SoC 必須將大量硬件(MCU、無(wú)線(xiàn)電、內(nèi)存、安全功能)集成到一個(gè)封裝內(nèi)，以智能戒指為例，其尺寸可能不超過(guò) 8 mm x 3 mm。這些空間限制也局限了可穿戴設(shè)備電池的尺寸、重量和容量。因此，功耗始終是設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要考慮因素，所使用的 SoC必須針對(duì)超低功耗進(jìn)行優(yōu)化，因?yàn)闆](méi)有人希望每晚都要為可穿戴設(shè)備充電。

Nordic下一代無(wú)線(xiàn)SoC助力先進(jìn)可穿戴設(shè)備

針對(duì)當(dāng)今可穿戴設(shè)備嚴(yán)格的尺寸限制，芯片制造商推出了封裝更小但功能更強(qiáng)大的SoC產(chǎn)品。例如，Nordic Semiconductor 最近推出了nRF54L系列，提供 2.4 x 2.2 mm WLCSP 超緊湊型變體，相比同類(lèi)前代產(chǎn)品減小了50%，同時(shí)還將處理能力提高至兩倍，處理效率提高至三倍，并降低了功耗。

在該系列中，nRF54L的內(nèi)存容量最大，具有 1.5 MB 非易失性存儲(chǔ)器 (NVM) 和 256 KB RAM，非常適合要求嚴(yán)苛的應(yīng)用，包括 BP 監(jiān)測(cè)可穿戴設(shè)備。除充裕的內(nèi)存外，nRF54L 系列還集成了低功耗 RISC-V 協(xié)處理器，無(wú)需額外的外部組件即可支持高級(jí)應(yīng)用要求，從而降低了 BOM 成本，再次實(shí)現(xiàn)了緊湊型設(shè)計(jì)。?

nRF54L 系列的先進(jìn)安全設(shè)計(jì)

隨著消費(fèi)者對(duì)保護(hù)其敏感個(gè)人數(shù)據(jù)的警惕性不斷提高，nRF54L 系列在設(shè)計(jì)上優(yōu)先考慮安全性，集成了 Arm TrustZone 隔離、篡改傳感器和加固加密加速器等功能，以滿(mǎn)足從基本到高級(jí)的安全性要求。
 

當(dāng)然，解決全球范圍高血壓?jiǎn)栴}，需要的不僅僅是智能可穿戴設(shè)備，但它們將會(huì)發(fā)揮強(qiáng)大的作用。美國(guó)心臟協(xié)會(huì)的最新指南強(qiáng)調(diào)了智能可穿戴設(shè)備在高血壓診斷和管理中的作用。

下一個(gè)重要課題是如何妥善地將新技術(shù)融入醫(yī)生和患者的臨床實(shí)踐中。這項(xiàng)工作正在進(jìn)行中，而芯片制造商和開(kāi)發(fā)商當(dāng)前和未來(lái)的發(fā)展，應(yīng)可幫助確保可穿戴技術(shù)變得越來(lái)越用戶(hù)友好、可靠、準(zhǔn)確和靈活，并且最終幫助預(yù)防高血壓引起的心腦血管疾病。

參考資料:

1. World Health Organization Hypertension Fact Sheet. WHO, December 2024.