作者｜韦世玮
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可穿戴设备正逐渐成为越来越多人日常生活的关键设备。原因无他，其对人体状态持续跟踪检测的便捷性，在疫情常态化的当下尤为重要。
这背后得益于运动健康传感技术的发展，近年来心率监测、血氧饱和度检测、运动模式检测等相关功能的实现，为人们日常健康检测和潜在健康风险预防带来了更直接的数据参考，同时促进了远程医疗的范围，大幅拉动可穿戴设备的市场需求，以及供应链的成熟发展。
可穿戴设备带动了供应链需求的爆发，生物芯片研发商暖芯迦（Nanochap）则是其中的新锐玩家之一。暖芯迦成立于2014年，以人机接口技术为核心，主要聚焦生物医疗领域核心芯片的研发，涉及超高密度神经接口芯片、生物传感芯片和相关医疗器械产品的研发和销售。
目前暖芯迦团队规模百余人，除了杭州总部之外，公司在上海、墨尔本均设有研发中心，研发人员占比约70%，核心技术团队源自澳大利亚墨尔本大学神经工程中心，拥有超15年生物芯片设计研发经验。
暖芯迦副总裁林科告诉36氪，公司成立以来，产品研发主要集中在神经接口和生物传感两个领域。
1、神经接口领域。包括神经刺激技术和神经记录技术两大类，神经刺激技术是指通过神经刺激的手段改善患者的神经病理状态，治疗慢性疼痛、癫痫、帕金森病以及尿失禁等神经系统疾病；神经记录指采集神经元电位，分辨神经信号。
现阶段，公司已实现量产的芯片包括可编程高密度神经刺激芯片、多功能刺激芯片。可编程高密度神经刺激芯片应用于暖芯迦正在研发的高分辨率人工视网膜产品。该产品通过穿戴设备摄像头将捕捉到的图像信息转换成电信号，植入体刺激人的视网膜神经元，通过视觉通路传递到大脑的视觉中心，恢复盲人的功能性视力，能简单区分物体形状及报纸上的大字。目前，该整机产品的动物实验已接近尾声，今年底将进入到人体临床阶段。
多功能刺激主要面向家用理疗设备。今年公司将在第四季度推出可编程通用刺激芯片，这是一款神经刺激领域的平台型芯片，覆盖绝大部分体内外神经刺激领域，可满足客户的多样性应用需求，缩短研发周期。
暖芯迦高分辨率人工视网膜产品的工作示意图
2、生物传感领域。暖芯迦主要研发生物分子信号和体征信号监测芯片。公司的生物分子信号处理芯片已进入规模量产，主要针对汗液、唾液、尿液等体液中极小的生物分子信号检测。团队拥有可检测低至μV/pA级别的小信号技术能力。
体征信号监测方面，公司即将发布的体征信号监测四合一芯片EPC001，是业内首款可同时监测心电（ECG）、脉搏（PPG）、脑电（EEG）和肌电信号（EMG）的SoC芯片，主要面向可穿戴设备领域，不仅能连续监测心率、血氧等简单数据，还可检测更多与心脏功能相关的，例如心律不齐、心律变异性等反映人体健康的指标参数。
EPC001主要拥有两个特点：一是高度集成，芯片同时集成了高精度EEG/ECG/EMG/PPG（脑电/心电/肌电/脉搏）模拟前端、64MHz RISC-V单片机（MCU）、ECG/PPG特征提取功能（Heart APP），以及24bit高精度ADC（模数转换器）等模块，能够为客户提供整体的可穿戴设备芯片解决方案，大幅节约研发周期和研发成本。
二是高精度，EPC001为EEG/ECG/EMG集成了超低噪声可编程放大器和24bit高精度ADC，使模拟前端采集的微弱生物电信号能够以最大精度转换成数字信号，为测量结果的精确度提供保障。这些数字信号是基于算法计算的依据，其精确度对整个计算结果至关重要。
其为PPG采集系统配备了四路可编程LED驱动器，适用各种规格的LED。同时，低功耗发光二极管模拟前端电路以及24bit高精度ADC被用于采集PPG信号，以高动态范围、高精度截取完整的PPG信号。
林科谈道，与业界同类产品相比，EPC001功能齐全，使用灵活。集成的ECG/PPG特征提取功能（Heart App），通过硬件实现部分算法，不占芯片的软件资源。Heart App直接提供心率、QT间期、左心室射血时间（LVET）、脉搏波到达时间（PAT）、心率变异性等一系列指标。这些指标可以用来计算更多复杂的健康参数，这也使得EPC001方案能用于监测心脏功能、呼吸相关的问题，管理相关慢性疾病。
目前，暖芯迦的EPC001芯片已进入客户测试验证阶段，包括可穿戴设备及医疗级器械设备客户，将在明年实现大规模出货。
暖芯迦EPC001芯片
整体来看，暖芯迦从神经接口到生物传感领域已逐步构建了自身技术壁垒。
在神经刺激领域，公司的技术优势在于拥有高密度神经刺激技术，并且通道可高精度调节。一般来说，刺激通道的数量决定着靶向性的高低，刺激通道数量越高，靶向性越高，定位精准度也越好。同时，每个通道均具有独立性，可进行单通道的任意可编程、高精度调节。
在生物传感领域，除了心电、脉搏等大信号采集之外，公司也擅长极小信号的采集，例如神经元信号，基因测序等，需要检测低至μV/pA级别的小信号。
接下来一年，暖芯迦在神经领域将开始投入研发神经记录芯片，通过采集人体神经信号，甄别神经病变信号的差异化，从而进行针对性神经刺激的治疗，形成检测和治疗闭环。在生物电小信号检测领域，提升生物电信号的采集和分析的精确度，让持续健康监测更加有效。
