以前的大型醫療設備已經被重新設計成如今的便攜式設備，有些設備大小如同手機，甚至更小。而像超聲波系統這類醫療設備，過去只能用在大醫院以及大城市的醫療診所，而如今已經普及到農村的小型醫療診所以及救護車上。隨著醫療設備的小型化以及便攜需求的發展，為了支持包括重量越來越輕和體積更小的便攜式系統等下一代的醫療設備，半導體廠商面臨著巨大挑戰，他們必須開發集成度更高的芯片。

半導體公司所開發的前沿技術使得工程師能設計出可以改善人類醫療保健條件的設備。飛速高漲的醫療保健護理成本、肥胖癥和各種慢性病的流行，以及老齡人口的大量增加，所有這些因素對那些用戶可承受的價格且可靠的各種醫療設備的需求逐步提高，包括病人監護設備、醫療成像設備以及各種檢查儀器。在現代歷史上從來沒有像今天這樣，半導體行業正在為各種醫療設備的發展鋪路，挽救了無數的生命，同時還大大降低醫療保健的成本。

病人監護系統

不管病人位于醫院的什么地方，監護設備都能夠實現對危重病人的連續觀察，而且成本還要低于傳統的病床邊監護系統。通常的病人監護系統包括EKG(心電圖)、血壓、體溫、血氧飽和度以及呼吸監控系統，有時候還包括AED(自動電擊除顫器)功能，而在這些系統中常常包含高分辨率ADC(模數轉換器)、低噪聲放大器、儀器放大器，以及在該領域已經采用很多年的各種模擬功能的組合。上述這些都是成熟的、高性能系統，主要的半導體廠商都為其投入了大量的研發資金并開發了許多創新性的芯片。

在這些系統被配備到病房的同時，它們也正變得越來越小，甚至能夠懸掛到病人的皮帶上。在不久的將來，EKG、血壓以及活動監控將會與無線通信技術相結合，允許病人呆在自己的家中，并實現病人關鍵體征的安全和可靠的實時監控，這也將在實質上降低總護理成本。

隨著嬰兒潮時期出生的人逐漸進入老齡化，需要特別護理的老人數量不斷增加，家用監控設備的需求正在快速增加。根據世界衛生組織的資料，2006年全球60歲以上的老齡人口已經達到6.5億。而到2025年，該數字預期將會激增至12億。在美國，65歲以上的老齡人口在總人口中已經占據前所未有的較大比重，而且在整個21世紀中還將穩定增長。

“由于不斷增長的老齡人口，對慢性病人的護理成本將飛快增長，”ADI公司醫療保健分部的全球戰略行銷經理Paul Errico表示，“如今為家用所設計的醫療設備能夠監控血壓、血糖水平以及心率，出現狀況時設備將會向醫生告警。這將省掉或者減少病人頻繁地去診所或醫院看醫生的費用，從而為距離醫生或醫院比較遠的病人帶來福音。”

要成為醫療保健管理的主要組成部分，病人監控系統必須與其他設備以及其他必須的病人信息資源實現充分的互操作性。盡管目前廣泛的互操作性還沒有實現，但這已經成為醫療和信息技術行業需優先解決的問題。例如，一家名為Continua Health Alliance的組織目前正在與技術行業、醫療設備行業以及醫療保健行業的領導企業合作，以建立一個互操作性解決方案系統。

醫療成像

隨著技術的不斷改進，包括CT(計算機X光斷層掃描)掃描儀和超聲波系統在內的醫療成像應用持續增長，從而為醫生的分析和診斷提供更清晰和更精細的人體圖像。在醫療成像領域，單個系統的通道數量呈現快速增加，半導體公司也集中精力提高集成度和降低功耗，并降低每通道的成本。超聲波、CT、MRI(核磁共振成像)以及PET(正電子發射斷層掃描儀)等，所有這些高性能系統都在推動著標準器件在功耗、速度、精度以及動態范圍等性能上的進步。

早在幾年前，超聲系統就已經縮小到如筆記本電腦一般的大小。而如今，這些系統的尺寸正向PDA(個人數字助理)和手機看齊，小到足以讓醫生可以將它們裝在口袋里，做到隨時隨意使用。這大大地改變了超聲系統在病人護理上的應用。無疑，便攜式超聲系統的功耗和電路板面積也與目前的系統有極大的差別。

“這些應用要求醫療設備設計師在幾乎比手掌還小的設備中實現更高的圖像質量和可靠的性能，而且還不能犧牲功率，”ADI公司醫療保健分部的全球戰略行銷經理Scott Pavlik解釋說，“為了實現這一點，設計師們正在充分利用基礎技術方面的巨大改善，特別是半導體器件的高度集成。超聲應用方面的IC創新不僅簡化了設計師的設計工作，還使超聲系統的性能、體積以及功耗方面取得顯著的改善，從而增大了產品應用的潛力，擴大了市場機會。”　　

實現一個超聲系統需要四個主要部件：LNA(低噪聲放大器)、VGA(可變增益放大器)、AAF(抗混疊濾波器)，以及一個高速ADC(模數轉換器)。2007年，ADI公司發布了首款超聲設備用集成模擬前端芯片—AD9271。該芯片利用單個IC取代了從前的分立式解決方案，芯片中集成了8個通道，每個通道都包括一個LNA、VGA、AAF以及一個12位ADC，其前所未有的集成度使得醫療設備設計師將移動超聲系統中信號路徑的尺寸減小了50%，功耗降低了25%，所有這些都是在關鍵護理設置所需的噪聲電平以及其它性能參數得到保證的條件下實現的。

高集成度在如今的便攜式超聲系統設計中并非唯一必須實現的關鍵要素。系統還需要足夠的靈活度，并能夠通過調整來滿足各種不同類型的超聲檢查需求，還要在可編程增益、濾波器截止頻率以及系統端接方面具有易用性。對于半導體廠商來說，僅僅是定義這些極為復雜的內容并為客戶提供樣片、評估板以及數據手冊是不夠的，還需要能輕松地實現對這些產品進行評估的軟件工具。所有這些都表明，半導體廠商與系統設計師之間的距離正在不斷拉近。

在美國，估計每年需要做6200萬次CT掃描。CT掃描成像設備將專用的X光設備與復雜的計算機相結合，產生人體的2維和3維圖像，來診斷包括癌癥在內的各種病癥。CT掃描儀能夠以更快的速度提供更精細的圖像，病人承受的X射線劑量也較少。

目前或者下一代的CT掃描儀都要求大幅增加通道數量，然而無論是系統的體積還是成本都不能與通道數量同比率增加。系統中最復雜的部分，即模擬前端，是保證系統性能的關鍵。于是，為實現更多的通道數，半導體設計師必須尋找途徑來集成更多的功能，同時還要降低功耗和成本。

在CT領域，半導體設計師與系統設計師的合作絕對非常關鍵的。在過去的幾年里，CT的開發已經取得了大量創新和巨大的進展，但在未來的幾年里仍需要更多的創新和發展。例如，ADI公司為醫療成像最新推出一款芯片—ADAS1128，能夠支持高層數的CT系統，以極高的精度和分辨率實時捕獲像跳動的心臟這樣的運動圖像。該芯片提供128個數據轉換通道，幫助診斷系統設計師開發能夠生成人體骨骼和內部器官的清晰圖像的CT掃描儀，同時，相對于舊式的機器，還減小了接觸輻射的劑量，這在心臟病學、神經病學以及血管造影這些關鍵領域中是極為寶貴的。另一方面，我們提供更高集成度的方案。今年4月我們針對CW（連續波）和PW（脈沖波）多普勒超聲推出了第三代八通道超聲接收器——AD9276和AD9277，是業內首個在單個芯片中集成了CW多普勒信號處理的增益、濾波、數據轉換和解調功能的芯片，以滿足從日常產前保健到高級心臟成像等越來越復雜的診斷要求。與此同時，針對亞洲市場的需求，我們在中國的工程師協調設計了心電圖（ECG）、運動監護等方案，滿足市場的需求。

醫療儀器

這部分的醫療設備包括血液分析儀、血壓計、輸液泵、透析機以及大量各種其他體外用功能設備。

除了非常成熟的檢查系統外，采用前沿半導體技術的一個實例就是在血壓計中采用三軸加速度計技術。最常見的血壓檢查方法通常得到的血壓數據都不準確，因為手臂與心臟沒有處于相同的平面上。而采用三軸加速度計(與當前計算機游戲中所用相同)能夠測量出手臂的傾斜，從而有助于獲得精確的血壓讀數。

診斷時所用的血液分析的常見方法是檢查其DNA特性。當存在病毒時，血液的DNA特性通常會改變，使得血樣的阻抗呈現復數形式。通過將病毒血樣對應到這些阻抗特性，醫療專家就能識別并檢測出血液中的病毒。這就要求系統設計師將頻譜分析儀設計到手持式儀器里，顯然這無法利用現有的分立元件來實現。因此，他們必須與半導體企業一道，探索是否能夠將該功能集成到單芯片上，就像目前已有最新的阻抗計模擬前端芯片。　　

半導體公司通常會去實現那些高性能系統所需的技術及產品，真正的關鍵是在保持極具競爭性的系統功耗預算和尺寸面積要求的同時，獲得所要求的性能，還要能夠將其它的高價值功能集成到同一塊半導體芯片上，以提供最大的優勢，這也正是半導體公司不斷努力掌握的應用知識。在這方面，我們的客戶就是我們的老師，半導體廠商、系統制造商以及最重要一方—病人，都能從主要技術擁有者之間的有效交流中獲益。

針對疾病控制、衛生與健康以及給藥而設計最新系統的設計師正在以半導體為基礎，設計出能夠改善人們生活的新一代產品。醫療設備設計師與半導體設計師之間的交流是至關重要的，因為半導體公司對醫療設備設計師的需求了解得越多，全球需要醫療護理的人們獲益將越多。

Patrick O'Doherty是模擬、混合信號和數字信號處理集成電路的全球領先供應商ADI公司的醫療保健分部經理。在這個崗位上，他領導了ADI公司在預防、檢測、診斷和護理各種病患的相關技術的業務開發和行銷工作。