常言道，“百善孝為先”， 人年齡越大，就越需要醫(yī)療照顧。隨著世界人口走向高齡化，人們的醫(yī)療保健意識高漲，醫(yī)療保健基礎(chǔ)設施的需求不斷增長，越來越多的人需要高質(zhì)量的醫(yī)療保健。全世界大部分地區(qū)均是如此，在中國尤其重要,這為各種各樣的醫(yī)療設備提供了更為廣闊的市場。

根據(jù)IHS iSuppli的預測，我國醫(yī)療電子在“十二五”計劃等一系列的政策推動下，內(nèi)需規(guī)模將逐年擴大。中國人口老齡化進程也在加快，根據(jù)2010年第六次全國人口普查結(jié)果，目前逾13%的人口年齡在60歲以上。這使得國人對醫(yī)療、健康、生活質(zhì)量、疾病護理等方面提出了越來越高的要求，醫(yī)療和健康領(lǐng)域正在漸漸從關(guān)注疾病治療向保健方向轉(zhuǎn)變。這些都將為醫(yī)療電子帶來非常廣闊的增長空間。至2016年，中國的醫(yī)療電子市場產(chǎn)值將達到74億美元，平均年復合率為13%。就便攜醫(yī)療電子領(lǐng)域，有數(shù)據(jù)顯示，中國便攜醫(yī)療電子市場增長勢頭非常迅猛，中國市場的年復合增長率已連續(xù)5年保持在20~30%的增長。

圖1：至2016年，中國的醫(yī)療電子市場產(chǎn)值將達到74億美元，source：IHS iSuppli Research

中國醫(yī)療設備市場發(fā)展趨勢

便攜式醫(yī)療設備正不斷改進數(shù)以百萬計患者的醫(yī)療保健條件。德州儀器MCU市場拓展經(jīng)理吳翔表示：“諸如血糖監(jiān)測儀、心率檢測儀、可吞咽胃腸(GI)道檢測儀以及止痛植入物等眾多設備都在不斷提升慢性或急性疾病患者的生活質(zhì)量。再比如便攜式自動除顫器可以挽救急病患者的生命、運動手表不僅能夠無線記錄用戶的心率、測量距離、進行腳步計數(shù)，而且還可實現(xiàn)能最大限度發(fā)揮有氧訓練優(yōu)勢的其它功能。”未來幾年中，還會出現(xiàn)更多能顯著改善醫(yī)療實施及其效果的創(chuàng)新型醫(yī)療應用產(chǎn)品。

在中國的電子醫(yī)療設備市場中，最具發(fā)展前景的領(lǐng)域是各種家用設備，包括診斷設備、給藥設備和健康管理設備。那些支持家庭醫(yī)療保健的便攜設備尤為重要，因為老年人及患者可以利用這些設備來監(jiān)視和管理自己的健康狀況。這樣，減輕了醫(yī)療保健專業(yè)人員的工作負擔，從而使他們有時間專注于可能在社區(qū)醫(yī)療中心中遇到的更為嚴重的醫(yī)療問題。面向老年人的主要診斷設備包括血糖儀、血壓計、數(shù)字體溫計和體重秤等。

Microchip醫(yī)療產(chǎn)品部技術(shù)營銷經(jīng)理Marten L. Smith

家庭給藥具有廣泛的應用范圍。簡單來說，給藥設備可以提醒人們按時吃藥。更復雜的給藥系統(tǒng)例如自動胰島素輸液泵，可確保全天的劑量得到控制。健康管理系統(tǒng)可以是從基于智能手機的應用程序到專用的家庭健康終端的任何系統(tǒng)。借助這些系統(tǒng)，人們可以監(jiān)視和跟蹤許多健康參數(shù)，以警惕任何可能預示出現(xiàn)問題的變化。

“對于任何醫(yī)療設備來說，最重要的要求之一是能夠讓老年人安全方便地使用?！盡icrochip醫(yī)療產(chǎn)品部技術(shù)營銷經(jīng)理Marten L. Smith表示,“例如，改進很多老年人便攜式醫(yī)療電子設備，使之具有更加友好的用戶界面。無位移觸摸按鈕、接近檢測器和觸摸屏使醫(yī)療設備更容易被老年人使用，同時降低了出現(xiàn)用戶錯誤和安全問題的可能性, 用Microchip的mTouch技術(shù)可以實現(xiàn)這些功能?！庇捎谶@些優(yōu)勢越來越廣為人知，醫(yī)療設備設計人員越來越關(guān)注這類人性化因素的工程設計。

圖2：Microchip的接近式觸摸傳感解決方案

便攜醫(yī)療給半導體行業(yè)帶來的設計挑戰(zhàn)

雖然工程設計無外乎是在相對立的功能、規(guī)范以及空間限制條件之間進行取舍，但是這種平衡取舍在便攜式醫(yī)療領(lǐng)域往往非常棘手，也給傳統(tǒng)半導體企業(yè)帶來了挑戰(zhàn)。

醫(yī)療市場的相關(guān)需求往往很難協(xié)調(diào)，如小尺寸與高功能性、低功耗與高性能模擬，以及超長電池使用壽命與高處理能力等。其次，個人保健醫(yī)療用品正朝著多功能化方向發(fā)展，未來集多種功能于一體的醫(yī)療電子產(chǎn)品將越來越受到市場青睞。“客戶都希望芯片供應商能提供更高集成度、更高性價比、低功耗的解決方案和產(chǎn)品?！睂Υ说轮輧x器的吳翔說到，“TI的MSP430F4、F6系列因具備上述特點而大量應用于便攜式醫(yī)療電子產(chǎn)品，目前已有的應用包括便攜式血糖儀、便攜式血氧測量儀器、便攜式心電儀器、便攜式血壓儀以及便攜式數(shù)字溫度計等多種應用?！?

所有便攜式產(chǎn)品都需要采用低功耗微處理器來接收用戶或操作員的指令，并提供讀數(shù)與狀態(tài)更新。由于幾乎所有此類產(chǎn)品都依靠電池運行，因而不斷延長電池使用壽命成為需要重點考慮的事項。盡管這些產(chǎn)品在電池使用壽命需求方面各有不同，不過一般電池更換間隔在2~10年之間。另外，這些受空間限制的產(chǎn)品通常需要采用高度集成的模擬組件，以便將信號調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換至能夠?qū)ζ溥M行處理和譯碼的數(shù)字域。例如合適的系統(tǒng)側(cè)電量監(jiān)測計，就能準確報告剩余電池容量、充電狀態(tài)以及電池電壓，從而可將便攜式醫(yī)療設備(如可穿戴健康監(jiān)控設備)的電池使用壽命延長50%甚至更長。

“醫(yī)療超聲系統(tǒng)對模擬前端的接收電路也提出了更高的要求。如何根據(jù)系統(tǒng)對模擬前端的要求，從系統(tǒng)層面對相關(guān)的參數(shù)進行優(yōu)化，集成LNA、VCA、PGA，降低外界信號干擾，提高系統(tǒng)性能，從而更好的滿足系統(tǒng)需求，”吳翔表示：“這也是芯片制造商一直面對的挑戰(zhàn)。在超聲波系統(tǒng)領(lǐng)域，TI全面集成的模擬前端AFE58xx系列便解決了上述問題，幫助制造商節(jié)省系統(tǒng)成本，促進新技術(shù)的形成?！?

[!--empirenews.page--]

圖3：用于超聲波的8通道模擬前端TI AFE5804

NFC在一些便攜式的醫(yī)療設備上也有越來越多的應用，其中一個最大的用處就是它可以把便攜式設備醫(yī)療的一些數(shù)據(jù)記錄通過NFC傳遞給手機。因為手機本身處理能力非常強大，可以幫助便攜式醫(yī)療設備做更復雜的數(shù)據(jù)處理。NFC在這種應用上也提供了一個非常低成本、無線數(shù)據(jù)傳輸通道。

便攜醫(yī)療方案與移動終端結(jié)合

規(guī)劃和發(fā)展中國的社會醫(yī)療基礎(chǔ)設施必須十分謹慎，因為醫(yī)療保健的需求和開銷在不斷增長。對社區(qū)醫(yī)療中心以及農(nóng)村醫(yī)療機構(gòu)的醫(yī)療設備需求進行規(guī)劃是關(guān)注重點。

例如，中國農(nóng)村的衛(wèi)生所和小型醫(yī)療中心可能需要將患者的診斷數(shù)據(jù)發(fā)送到附近城市的大型醫(yī)療中心。合作專家隨后可評審這些數(shù)據(jù)以進行準確診斷和及時治療。這種情況下所使用的醫(yī)療設備應該能利用現(xiàn)有技術(shù)，如智能手機和平板電腦。能夠與基于Apple iOS或Android智能手機的設備連接的血壓監(jiān)測儀或便攜式心電圖機等設備會非常實用且具有成本效益。數(shù)據(jù)可通過現(xiàn)有移動網(wǎng)絡發(fā)送，這只需要對農(nóng)村醫(yī)療中心或小型衛(wèi)生所的網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施進行極少的投資。

對于上述情形，Smith覺得便攜式醫(yī)療設備設計人員所面臨的挑戰(zhàn)是：“快速方便地開發(fā)能與Apple iOS或Android智能手機技術(shù)正確配合的設計，所需的硬件開發(fā)系統(tǒng)還應具有穩(wěn)定和成熟的軟件庫，以設計基于iPhone或Android的設備?！盡icrochip可為中國的醫(yī)療設備設計人員提供這些穩(wěn)定的開發(fā)工具和技術(shù)支持。這樣，中國制造商便能夠快速方便地將基于智能手機的新型醫(yī)療設備設計投入生產(chǎn)，使得他們有機會為中國正在致力于實現(xiàn)的國家醫(yī)療基礎(chǔ)設施做出貢獻。

在大型社區(qū)醫(yī)療中心，便攜式醫(yī)療設備通過點對點或網(wǎng)絡方式相互通信或與其他設備進行通信正變得越來越普遍。只要存在通信鏈路，數(shù)據(jù)就有可能被未授權(quán)的第三方攔截。如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是敏感的醫(yī)療信息，上述情況顯然是不可接受的。另一個問題是醫(yī)療專業(yè)人員和患者所共有的顧慮，即未授權(quán)的人員是否會通過“黑客”的方式來控制能拯救生命的醫(yī)療設備。在繁忙的大型城市醫(yī)療中心，這類事件可能是災難性的。

Smith表示，可以通過KEELOQ高級跳碼技術(shù)等加密算法保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中無法被未授權(quán)的接收者讀取，從而保護數(shù)據(jù)。當所連接的醫(yī)療設備的MCU編程中包含安全加密時，數(shù)據(jù)鏈中的每條鏈路都可得到保護。這種安全性可增加用戶對系統(tǒng)的信任。對系統(tǒng)的信任增加后，醫(yī)療專業(yè)人員可專注于治療患者，而不必擔心發(fā)生災難性情形。