醫(yī)療與保健電子的新機(jī)遇

醫(yī)療設(shè)備云端應(yīng)用需要小體積和低功耗

　　我們希望把醫(yī)療設(shè)備連接至云端，就像其它設(shè)備一樣，以便把健康數(shù)據(jù)集中起來，這里數(shù)據(jù)是很重要的。聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)療設(shè)備通常是可穿戴產(chǎn)品或其它小型物品，比如個(gè)人藥物輸送裝置。所有這些設(shè)備有一個(gè)共同點(diǎn)就是它們都是電池供電，而且通常是小尺寸的。因此，一個(gè)聯(lián)網(wǎng)解決方案必需體積很小，并且使用很少的電能。

　　低功耗藍(lán)牙是用于所有新型智能手機(jī)并且符合這些要求的無線技術(shù)。低功耗藍(lán)牙經(jīng)過了數(shù)年的發(fā)展，可以更好地滿足上述應(yīng)用需要。藍(lán)牙5的空中數(shù)據(jù)流量增加了一倍，這意味著它可以更快速地傳遞大量數(shù)據(jù)，或者只需一半的時(shí)間便可以傳遞同樣數(shù)量的數(shù)據(jù)。使用無線電傳送或接收數(shù)據(jù)時(shí)，藍(lán)牙解決方案從電池中提取電能，其余時(shí)間應(yīng)當(dāng)處于睡眠狀態(tài)。因此，如果發(fā)送相同數(shù)量的數(shù)據(jù)，速度為原來的兩倍，無線電開啟時(shí)間僅為一半，因此僅需使用一半的電能。

　　第三代低功耗藍(lán)牙系統(tǒng)級(jí)芯片解決方案

　　Nordic目前提供第三代低功耗藍(lán)牙系統(tǒng)級(jí)芯片解決方案nRF52系列。這個(gè)系列包括入門級(jí)直至主流和高端的器件產(chǎn)品。Nordic所有nRF52系列器件和低功耗藍(lán)牙軟件堆棧均符合藍(lán)牙5要求。這些器件均是真正的系統(tǒng)級(jí)芯片解決方案，帶有嵌入式ARM Cortex M4F微控制器、RAM、閃存和其它外設(shè)。它們可以在許多應(yīng)用中用作單芯片解決方案，還可與其它外部MCU一起用作連接解決方案。

醫(yī)療產(chǎn)品面臨高精度和低成本的要求

　　從醫(yī)療電子近幾年的發(fā)展趨勢(shì)來看，元器件的需求是隨著醫(yī)療電子設(shè)備的定位而動(dòng)態(tài)變化的。在家用保健類設(shè)備中，對(duì)于元器件的需求主要是以小尺寸、低成本作為主要訴求。而高風(fēng)險(xiǎn)、高可靠性的植入式設(shè)備和影像設(shè)備對(duì)于產(chǎn)品可靠性有著嚴(yán)苛的要求，同時(shí)要求小尺寸和長久生命周期。而在人工智能(AI)大規(guī)模普及的時(shí)代，可以預(yù)見，對(duì)于模塊化、可重復(fù)使用提出了更高的要求。

　　如今，越來越多的醫(yī)療設(shè)備已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的連接，或者相互之間的連接，使用村田的無線連接模塊可以達(dá)到出色的射頻通信性能。村田BLE(Type ZF Bluetooth SMART module)模塊擁有小尺寸、低功耗特點(diǎn)，村田的無線連接模塊也能夠很容易地在大多數(shù)設(shè)備中建立連接，可以應(yīng)用于家庭監(jiān)測(cè)，血壓計(jì)、血糖儀等醫(yī)療設(shè)備的連接。

　　村田提出了將存儲(chǔ)病人信息的HF RFID標(biāo)簽植入于輸液袋上這一創(chuàng)新設(shè)想。通過儲(chǔ)存好信息的RFID標(biāo)簽，醫(yī)生和護(hù)士能夠更加直觀地了解病人的情況。護(hù)士在給病人用藥前，可以通過RFID標(biāo)簽比對(duì)相關(guān)信息，從而大大減少因人工失誤而導(dǎo)致的醫(yī)療事故的發(fā)生。此外，這些超小型標(biāo)簽還可以貼在試管和培養(yǎng)皿上，有效提高血樣測(cè)試和實(shí)驗(yàn)效率。

　　村田“間接接觸BCG心臟沖擊掃描解決方案”BCG模塊搭載在床下，通過感知人體的心跳引起的機(jī)械振動(dòng)就能快速精確地監(jiān)測(cè)睡眠、心率、呼吸率等指標(biāo)。該方案的核心技術(shù)是通過MEMS傳感器來收集各類信息，并運(yùn)用村田算法，在錯(cuò)綜復(fù)雜的信息中層層篩選出心率、心率變化、泵血功能以及呼吸率等有效數(shù)據(jù)。同時(shí)，該裝置內(nèi)搭載了無線通信模塊，可以將收集到的信息上傳到云端服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人們的睡眠狀態(tài)，不僅開創(chuàng)了醫(yī)院臨床病患監(jiān)護(hù)新手段，同時(shí)也可以輔助日常居家生活。

CT、MRI 等產(chǎn)品需要大功率高壓組件

　　中國政府致力于進(jìn)行全面的醫(yī)療改革，不僅有助于維持市場(chǎng)需求的高增長率，也能為中國制造商擴(kuò)展更多的發(fā)展空間和時(shí)間。例如，上海和海南正在推動(dòng)在所有公共設(shè)施中加設(shè)自動(dòng)體外心臟去顫器(AED)。如今，中國企業(yè)生產(chǎn)的超聲波、患者監(jiān)測(cè)和生化分析儀等中端醫(yī)療產(chǎn)品在市場(chǎng)中非常成熟。

　　在CT、MRI 等高端產(chǎn)品方面，主要的門障之一是大功率高壓組件的研發(fā)，隨著開發(fā)技術(shù)逐漸改善和吸收國外技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。一些大型國內(nèi)生產(chǎn)商已經(jīng)擁有自己的技術(shù)來開發(fā)這類的高端產(chǎn)品。現(xiàn)在大多數(shù)中國制造商仍然依賴進(jìn)口這種關(guān)鍵的大功率高壓組件。在不久的將來，預(yù)計(jì)大多數(shù)這些組件將被本地制造或純本地研發(fā)的產(chǎn)品所取代。

　　TDK醫(yī)療電子產(chǎn)品

　　TDK為CT、MRI、除顫器等公司的大功率儀器提供堅(jiān)固耐用、性能可靠的大功率元件。這些元件包括愛普科斯(EPCOS) 螺端和焊針型電解電容器、標(biāo)準(zhǔn)及定制版EMC濾波器、壓敏電阻、緩沖薄膜電容器、功率薄膜電容器等。

　　愛普科斯鋁電解電容器在直流鏈路和高紋波電流負(fù)載的應(yīng)用中具有非常好的表現(xiàn)。在85℃至105℃溫度范圍內(nèi)安裝有螺釘或焊針型的選擇，其優(yōu)勢(shì)還包括低等效串聯(lián)電阻(ESR)和低內(nèi)熱阻值，在高頻率工作條件有出色的紋波電流能力，高電流性價(jià)比，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。B43310/330低成本系列提供2000小時(shí)使用壽命，B43320/340系列也提供5000小時(shí)使用壽命，B43703/723和B43713/733系列分別提供高達(dá)12000和15000小時(shí)的使用壽命。

　　愛普科斯高功率薄膜電容，例如緩沖電容器。該B32651..656和B32686系列涵蓋1nF至8.2μF的直流電壓250V~2kV應(yīng)用。此外，愛普科斯標(biāo)準(zhǔn)化或訂制的B32365系列功率薄膜電容器適用于新興的除顫器市場(chǎng)。這些產(chǎn)品具有高功率存儲(chǔ)和放電能力以及高可靠性，堅(jiān)固耐用而被知名的除顫器客戶采用。

遠(yuǎn)程醫(yī)療解決方案要求小型化和便攜性

　　電子設(shè)備微型化方面的進(jìn)展，以及電子傳感器使用數(shù)量上的快速增長，現(xiàn)在都為設(shè)計(jì)人員提供了更多的選擇。多功能或者“融合”式的使用形式都促成了“遠(yuǎn)程醫(yī)療”的發(fā)展，在這種情況下，對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)的使用以及患者的診斷來說，成本與舒適度是兩個(gè)強(qiáng)有力的推動(dòng)因素。

　　對(duì)于遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)備，要求具有便攜性，往往還需要可以穿戴，這就為設(shè)計(jì)帶來了一系列的挑戰(zhàn)，包括使組件微型化，以及使互聯(lián)系統(tǒng)盡可能的緊湊并具有柔性。然后，還需要無線功能，一般要求能夠同時(shí)提供 WiFi 和藍(lán)牙的無線功能，此外還要考慮到相應(yīng)的軟件堆棧。這樣一來，就進(jìn)一步的要求在極為受限的空間內(nèi)設(shè)計(jì)天線時(shí)，確保天線的功能不受干擾。

　　Molex遠(yuǎn)程醫(yī)療解決方案

　　Molex遠(yuǎn)程醫(yī)療解決方案中一個(gè)值得注意的例子就是Phillips-Medisize提供的myBETAapp和BETACONNECT Navigator軟件。這一軟件解決方案可結(jié)合該公司的BETACONNECT電子自動(dòng)注射器使用。罹患緩解型多發(fā)性硬化癥的患者自己使用該注射器即可自動(dòng)注射倍泰龍藥物。患者現(xiàn)在可以將自己的自動(dòng)注射器連接到手機(jī)或電腦上安裝的、最新開發(fā)的myBETAapp應(yīng)用，與BETA的護(hù)士及醫(yī)療團(tuán)隊(duì)共享注射數(shù)據(jù)。通過BETACONNECT Navigator來查看這些數(shù)據(jù)，有可能使醫(yī)療團(tuán)隊(duì)獲得對(duì)于患者藥物注射歷史的更深入的認(rèn)識(shí)。

　　在類似的應(yīng)用方面，Molex還提供Polymicro納米毛細(xì)管，該產(chǎn)品突破了傳統(tǒng)上一微米的孔徑屏障，可提供內(nèi)徑(ID)從200 到1000nm的毛細(xì)管。其醫(yī)療應(yīng)用包括藥物輸送、流量控制系統(tǒng)、臨床和診斷設(shè)備，以及可穿戴的藥物輸送裝置。

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　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第12期第16頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。