醫(yī)療電子市場(chǎng)增長(zhǎng) IC支撐智能便攜應(yīng)用

　　IC技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用廣泛

　　●四種類型的應(yīng)用需要IC技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)智能、小型化的目標(biāo)。

　　●未來(lái)醫(yī)療電子應(yīng)用領(lǐng)域中集成電路技術(shù)的研究熱點(diǎn)將在8個(gè)方面。

　　集成電路技術(shù)在醫(yī)療電子領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用非常廣泛，大致可分為下述四種不同的應(yīng)用類型：

　　1.醫(yī)學(xué)影像———這一類型包括超聲波、計(jì)算機(jī)化的X射線斷層掃描(CT)、核磁共振成像(MRI)、X射線、正電子發(fā)射斷層顯像等;2.醫(yī)療儀器———主要是實(shí)驗(yàn)室配套電子設(shè)備、透析機(jī)、分析儀器、外科手術(shù)設(shè)備、牙科設(shè)備等;3.消費(fèi)型醫(yī)療設(shè)備———偏重于患者(可家用，非臨床)使用的終端設(shè)備，包括數(shù)字體溫計(jì)、血糖計(jì)、血壓計(jì)、胰島素泵、心率計(jì)、輔助聽(tīng)力(數(shù)字助聽(tīng))等;4.診斷、患者監(jiān)護(hù)與治療設(shè)備———協(xié)助醫(yī)生判斷(主要是臨床使用)的相應(yīng)設(shè)備，包括心電圖、腦電圖、血氧計(jì)、血壓計(jì)、溫度計(jì)、呼吸計(jì)、除顫器、植入設(shè)備等。

　　這四種類型基本涵蓋了醫(yī)療電子領(lǐng)域的各種應(yīng)用。其中后兩類，特別是消費(fèi)型醫(yī)療設(shè)備尤其需要通過(guò)先進(jìn)的集成電路技術(shù)來(lái)達(dá)到智能化、小型化、低功耗、高分辨率等目標(biāo)。

　　通過(guò)便攜、可穿戴或植入式的設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)人體相關(guān)體征信號(hào)的動(dòng)態(tài)采集和連續(xù)監(jiān)測(cè)。而智能化、低成本的設(shè)備可用于醫(yī)院、家庭和其他非醫(yī)院環(huán)境，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入等技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療，這樣可以更合理地配置醫(yī)療資源，提供更高水平的醫(yī)療服務(wù)，同時(shí)減緩醫(yī)院就診壓力。普及后還可供大范圍內(nèi)的人群使用：如病人用來(lái)治療、健康人用來(lái)預(yù)防、老年人用于輔助護(hù)理、年輕人用于鍛煉健身等等，它可提供早診治的信息，具有對(duì)人體最小干預(yù)(無(wú)創(chuàng)/微創(chuàng))的特點(diǎn)等等。

　　圍繞以上四種類型的醫(yī)療電子應(yīng)用中日益凸顯的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，世界上集成電路領(lǐng)域最權(quán)威的會(huì)議———國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議(ISSCC)的技術(shù)專題委員會(huì)在2009年預(yù)測(cè)了在未來(lái)醫(yī)療電子應(yīng)用領(lǐng)域中集成電路技術(shù)的研究熱點(diǎn)，這些熱點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。1.人工輔助聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、無(wú)線肌肉刺激、神經(jīng)刺激，這類研究重點(diǎn)在于需要對(duì)人體安全無(wú)危害，包括和人體組織的電極接觸界面、泄漏電流檢測(cè)、過(guò)熱斷電等。同時(shí)還要求系統(tǒng)的可靠性、外殼包裝、集成度和工作壽命等。2.傳感量、生物分子檢測(cè)(如DNA等)、神經(jīng)感知、集成核磁共振等。3.超小型，遙控或遠(yuǎn)程診斷。4.自適應(yīng)控制的場(chǎng)景分析與管理方法等。5.無(wú)線測(cè)量技術(shù)中的瓶頸，如數(shù)據(jù)流壓縮、拓寬頻道等。6.帶有馬達(dá)和姿態(tài)控制的智能內(nèi)窺鏡膠囊。7.pH值的測(cè)量陣列(離子敏感的場(chǎng)效應(yīng)管，ISFET)。8.其他系統(tǒng)級(jí)需求。

　　在這些預(yù)測(cè)的研究熱點(diǎn)中，既有針對(duì)某一種具體應(yīng)用提出了更進(jìn)一步的功能研究(如用于腸胃內(nèi)窺鏡中的馬達(dá)和姿態(tài)控制)，也有對(duì)從應(yīng)用中提煉出的共性關(guān)鍵技術(shù)(如對(duì)于無(wú)線通信技術(shù)方面的瓶頸分析)，還有對(duì)于生物醫(yī)療與集成電路的交叉學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)(如需要更完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)和傳感技術(shù)完成生物分析檢測(cè)等)。

　　從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)看，上述醫(yī)療應(yīng)用中有關(guān)的信息工程在醫(yī)療電子領(lǐng)域面臨的根本性問(wèn)題可分為四個(gè)主要方面：

　　一是數(shù)據(jù)采集。電子電路需要通過(guò)傳感器

　　來(lái)感知物理世界。在實(shí)際世界中的各種物理量需要首先轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，之后才能夠由集成電路進(jìn)行處理。采用適合類型的傳感器對(duì)適合的物理量進(jìn)行采集，以及與傳感器的接口進(jìn)行完善的交互控制就顯得尤為重要。

　　二是數(shù)據(jù)處理。將外界物理量信息提取成電信號(hào)后，還需要做初步的信號(hào)調(diào)理和采樣、變換、濾波等預(yù)處理操作，并將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)或是根據(jù)一定的算法做分析計(jì)算。

　　三是數(shù)據(jù)傳輸。經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)還需要進(jìn)行傳遞，通過(guò)由集總的控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)融合后才能夠判斷。它可分為基帶通信和射頻通信，前者大部分是電信號(hào)通過(guò)有線連接或是通過(guò)人體組織等導(dǎo)電介質(zhì)傳輸，后者主要是用無(wú)線電磁波通過(guò)空氣等介質(zhì)傳輸。

　　四是能量供應(yīng)。對(duì)于一般的醫(yī)療電子設(shè)備而言，體積微型化和工作壽命的延長(zhǎng)是矛盾的，因?yàn)殡娫吹捏w積往往與其可提供的能量大小成比例。這樣就需要在進(jìn)行低功耗、低能耗設(shè)計(jì)研究的同時(shí)，開(kāi)發(fā)出新的能量供應(yīng)方式如能量恢復(fù)、光電池效應(yīng)、壓電效應(yīng)等，保證醫(yī)療設(shè)備(特別是便攜式、植入式)的續(xù)航能力。