醫(yī)療與保健電子的新機(jī)遇

作者 / 王瑩 王金旺 《電子產(chǎn)品世界》編輯

摘要：隨著人們健康意識(shí)的覺(jué)醒、人口老齡化的現(xiàn)實(shí)、醫(yī)療設(shè)備普及化的國(guó)家政策，以及物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云服務(wù)的技術(shù)支撐，為醫(yī)療電子領(lǐng)域技術(shù)與產(chǎn)品創(chuàng)新帶來(lái)了新活力。為此，本專(zhuān)題邀請(qǐng)眾廠商探討了醫(yī)療、健康/可穿戴行業(yè)相關(guān)電子元器件的演變和革新。

醫(yī)療保健從專(zhuān)業(yè)向家庭及個(gè)人延伸

　　在傳統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)醫(yī)療電子領(lǐng)域，醫(yī)療電子的發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)有如下特征：中國(guó)的醫(yī)療電子設(shè)備公司的產(chǎn)品將向中高端產(chǎn)品系列延伸，例如數(shù)字DR、多層CT、高端彩超以及其他大型醫(yī)療影像設(shè)備，增加全球的醫(yī)療電子市場(chǎng)份額;政府會(huì)持續(xù)加大力度扶持中國(guó)本土企業(yè)，包括直接引進(jìn)核心的海外人才、資金投入、渠道支持等;越來(lái)越多的醫(yī)療功能設(shè)備會(huì)從醫(yī)療機(jī)構(gòu)延伸到社區(qū)、家庭及個(gè)人，遠(yuǎn)程傳輸及實(shí)時(shí)健康數(shù)據(jù)采集會(huì)進(jìn)一步普及。遠(yuǎn)程醫(yī)療以及某些醫(yī)療服務(wù)中心，例如醫(yī)療影像中心等會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)，專(zhuān)門(mén)提供患者檢測(cè)服務(wù)，這樣通過(guò)共享信息，以提供醫(yī)療資源的使用效率，并同時(shí)解決醫(yī)療資源分布不均的問(wèn)題。

　　從具體的市場(chǎng)應(yīng)用來(lái)看，X射線數(shù)字影像(包括CT和DR)從2015年開(kāi)始就有越來(lái)越多新的自主研發(fā)產(chǎn)品及品牌面世，打破國(guó)外品牌在這一相對(duì)高端產(chǎn)品中的壟斷地位;專(zhuān)業(yè)醫(yī)療的可移動(dòng)的穿戴設(shè)備，也必將有實(shí)質(zhì)性的增長(zhǎng)，也就意味著技術(shù)方案的成熟、產(chǎn)品形態(tài)在市場(chǎng)中的接受度、業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)模式等都將取得大的突破。從專(zhuān)業(yè)的醫(yī)療結(jié)構(gòu)向社區(qū)、家庭及個(gè)人延伸必將是趨勢(shì)所在。 可以預(yù)測(cè)到，將來(lái)隨著技術(shù)的成熟，以及行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及商業(yè)模式的完善，可穿戴產(chǎn)品將統(tǒng)一覆蓋消費(fèi)領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品，也會(huì)覆蓋醫(yī)療級(jí)的可穿戴產(chǎn)品，二者差異將逐漸縮小。

　　ADI的技術(shù)或者產(chǎn)品是貫穿健康領(lǐng)域整個(gè)鏈路的，包括預(yù)防、診斷、治療以及管理階段的，之前ADI更關(guān)注診斷和治療，現(xiàn)在因?yàn)橐苿?dòng)醫(yī)療的興起，對(duì)預(yù)防及管理類(lèi)的，即病前和院外處置相關(guān)的檢測(cè)設(shè)備(包括監(jiān)測(cè)設(shè)備)越來(lái)越重視。ADI在保持專(zhuān)業(yè)醫(yī)療電子領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品方案的投入的同時(shí)，會(huì)更看重病前的預(yù)防和監(jiān)測(cè)，尤其是在智能可穿戴應(yīng)用領(lǐng)域，或者日常監(jiān)護(hù)處理方面。目前，有諸如適用于數(shù)字X射線的ADAS1256 COF(Chip-On-Flex)256通道集成前端模塊，具有高集成度、小體積和低功耗優(yōu)點(diǎn)的ADPD144以及ADPD174解決方案。

從被動(dòng)檢測(cè)到主動(dòng)監(jiān)測(cè)帶來(lái)更大的高精度醫(yī)療設(shè)備需求

　　現(xiàn)代醫(yī)學(xué)連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)正將消費(fèi)者的思維方式從被動(dòng)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)監(jiān)測(cè)。消費(fèi)者不再等待每年一次的體檢來(lái)獲取血壓及其他生命體征檢測(cè)結(jié)果，而是實(shí)時(shí)了解健康狀況。同時(shí)，隨著持續(xù)監(jiān)測(cè)和預(yù)防性保健護(hù)理的日益普及，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)需求也持續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2016~2021年，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)市場(chǎng)年復(fù)合增長(zhǎng)率為48%，到2021年將達(dá)到5000萬(wàn)美元，這種轉(zhuǎn)變帶動(dòng)了高精度、小尺寸、低功耗可穿戴設(shè)備需求的增長(zhǎng)。

　　Maxim的可穿戴健康、健身應(yīng)用傳感器允許消費(fèi)者高精度監(jiān)測(cè)各種關(guān)鍵生命體征，并確保低功耗和小尺寸。MAX86140和MAX86141可用于測(cè)量手腕、手指和耳朵的PPG信號(hào)，從而檢測(cè)心率和脈搏血氧。MAX30001可以測(cè)量胸部、手腕ECG和BioZ，檢測(cè)心率和呼吸。與類(lèi)似方案相比，MAX86140和MAX86141的功耗低一半，尺寸縮小大約三分之一;MAX30001功耗降低大約一半，尺寸幾乎減小一半。這些方案通過(guò)采集心臟的每次跳動(dòng)數(shù)據(jù)，能夠收集高精度數(shù)據(jù)，使用戶能夠在一開(kāi)始就識(shí)別出重要癥狀。此外，MAX30001滿足臨床ECG標(biāo)準(zhǔn)IEC60601-2-47相關(guān)要求。

醫(yī)療市場(chǎng)需要高質(zhì)量和多樣化產(chǎn)品

　　社會(huì)對(duì)醫(yī)療產(chǎn)品、保健產(chǎn)品質(zhì)量和多樣化有著必定的要求，這就要求這些產(chǎn)品的元器件的特點(diǎn)和質(zhì)量能配合需求，例如植入式產(chǎn)品要求產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、體積的小型化、超低功耗等特點(diǎn)，延伸到元器件方面，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、封裝、生產(chǎn)都需要不斷革新，同時(shí)由于需求特性的多樣化，元器件內(nèi)部功能多樣化也必然是個(gè)趨勢(shì)，例如助聽(tīng)器芯片已經(jīng)由前期單純的數(shù)字信號(hào)處理到現(xiàn)在集成了額外的射頻無(wú)線功能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在無(wú)線連接手機(jī)的市場(chǎng)需求，同時(shí)需要集成相應(yīng)的存儲(chǔ)芯片達(dá)到不同使用場(chǎng)景切換的需求;又如血糖儀，通過(guò)微創(chuàng)獲取微量血液，通過(guò)檢測(cè)相關(guān)成分來(lái)分析身體狀態(tài)，從而給予相應(yīng)的措施，而隨著市場(chǎng)需求的變化，現(xiàn)在有一種叫做連續(xù)血糖檢測(cè)設(shè)備，可以24小時(shí)監(jiān)控而不需微創(chuàng)獲取血液，實(shí)時(shí)提供分析給予及時(shí)的建議，這就要求元器件具備超低功耗，同時(shí)可以集成相應(yīng)的傳感器設(shè)備。

　　安森美醫(yī)療電子產(chǎn)品方案

　　安森美半導(dǎo)體在德國(guó)EUHA發(fā)布了最新集成了DSP、存儲(chǔ)、無(wú)線以及分立器件的Hybrid方案 E7150SL，讓市場(chǎng)使用這一顆芯片就可以解決產(chǎn)品功能全、封裝小、超低功耗等特點(diǎn)，解決了無(wú)線音頻傳輸?shù)氖袌?chǎng)痛點(diǎn)需求，達(dá)到了市場(chǎng)的需求。而面對(duì)目前市場(chǎng)無(wú)線連接的需求，安森美半導(dǎo)體以獨(dú)特的Struix封裝技術(shù)設(shè)計(jì)出藍(lán)牙芯片RSL1，在5mm2的封裝上集成了DSP和M3雙核，深度睡眠時(shí)僅有50nA的電流，同時(shí)支持藍(lán)牙5.0，專(zhuān)屬協(xié)議支持音頻傳輸?shù)裙δ堋?/p>

60 GHz技術(shù)推動(dòng)醫(yī)療環(huán)境實(shí)現(xiàn)無(wú)線化

　　醫(yī)療應(yīng)用通常需要每秒傳輸千兆比特的數(shù)據(jù)，而且延遲要盡可能低。傳統(tǒng)WiFi頻段無(wú)法完成上述任務(wù)，因?yàn)樘峁┑娜萘坎蛔?，并且很容易受到其他無(wú)線傳輸方式干擾。使用60 GHz頻段是理想的解決方案。它提供了非常寬的頻譜資源，并且由于使用了窄波束而幾乎不受干擾。像2.4 GHz和5 GHz傳統(tǒng)WiFi頻段一樣，60 GHz頻段在大多數(shù)地區(qū)都是免許可的。而實(shí)現(xiàn)60 GHz解決方案面臨的挑戰(zhàn)是將復(fù)雜的基帶和射頻功能集成到半導(dǎo)體器件中，而且要確保尺寸、成本和功耗都滿足要求。

　　萊迪思60 GHz技術(shù)和產(chǎn)品

　　萊迪思的WirelessHD模塊可在房間內(nèi)實(shí)現(xiàn)超高清分辨率視頻無(wú)線傳輸，延遲小于5ms。無(wú)線模塊支持HDMI視頻橋接和HDCP 2.2鏈路保護(hù)。NDS Surgical Imaging的Zerowire產(chǎn)品系列采用了萊迪思產(chǎn)品，用于在手術(shù)室內(nèi)構(gòu)建穩(wěn)定的無(wú)線互連，實(shí)時(shí)傳輸高清視頻，而延遲低到可以忽略不計(jì)。萊迪思推出的無(wú)線解決方案還可以與FPGA結(jié)合使用，為虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔實(shí)現(xiàn)視頻、音頻和傳感器處理功能。例如，TPCast VR無(wú)線適配器采用多款萊迪思解決方案，其中包括WirelessHD。

　　萊迪思的SiBEAM Snap技術(shù)相比傳統(tǒng)連接器在便捷性、穩(wěn)固性和工業(yè)設(shè)計(jì)方面更優(yōu)異。 再加上無(wú)線充電就可以消除USB連接器，從而實(shí)現(xiàn)完全沒(méi)有機(jī)械連接器的產(chǎn)品。Snap解決方案支持短距離USB 2.0、USB 3.0和I2C的無(wú)線傳輸。Empathy Co. Ltd.公司推出的一款沒(méi)有機(jī)械連接器的平板電腦EM08就采用了萊迪思Snap技術(shù)。

　　總而言之，萊迪思60 GHz技術(shù)和產(chǎn)品可幫助醫(yī)療環(huán)境實(shí)現(xiàn)無(wú)線化。