醫療與保健電子的新機遇
作者 / 王瑩 王金旺 《電子產品世界》編輯
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/201711/372149.htm摘要:隨著人們健康意識的覺醒、人口老齡化的現實、醫療設備普及化的國家政策,以及物聯網、大數據、云服務的技術支撐,為醫療電子領域技術與產品創新帶來了新活力。為此,本專題邀請眾廠商探討了醫療、健康/可穿戴行業相關電子元器件的演變和革新。
醫療保健從專業向家庭及個人延伸
在傳統的專業醫療電子領域,醫療電子的發展趨勢將會有如下特征:中國的醫療電子設備公司的產品將向中高端產品系列延伸,例如數字DR、多層CT、高端彩超以及其他大型醫療影像設備,增加全球的醫療電子市場份額;政府會持續加大力度扶持中國本土企業,包括直接引進核心的海外人才、資金投入、渠道支持等;越來越多的醫療功能設備會從醫療機構延伸到社區、家庭及個人,遠程傳輸及實時健康數據采集會進一步普及。遠程醫療以及某些醫療服務中心,例如醫療影像中心等會陸續出現,專門提供患者檢測服務,這樣通過共享信息,以提供醫療資源的使用效率,并同時解決醫療資源分布不均的問題。
從具體的市場應用來看,X射線數字影像(包括CT和DR)從2015年開始就有越來越多新的自主研發產品及品牌面世,打破國外品牌在這一相對高端產品中的壟斷地位;專業醫療的可移動的穿戴設備,也必將有實質性的增長,也就意味著技術方案的成熟、產品形態在市場中的接受度、業務的運營模式等都將取得大的突破。從專業的醫療結構向社區、家庭及個人延伸必將是趨勢所在。 可以預測到,將來隨著技術的成熟,以及行業生態系統及商業模式的完善,可穿戴產品將統一覆蓋消費領域的相關產品,也會覆蓋醫療級的可穿戴產品,二者差異將逐漸縮小。
ADI的技術或者產品是貫穿健康領域整個鏈路的,包括預防、診斷、治療以及管理階段的,之前ADI更關注診斷和治療,現在因為移動醫療的興起,對預防及管理類的,即病前和院外處置相關的檢測設備(包括監測設備)越來越重視。ADI在保持專業醫療電子領域的技術和產品方案的投入的同時,會更看重病前的預防和監測,尤其是在智能可穿戴應用領域,或者日常監護處理方面。目前,有諸如適用于數字X射線的ADAS1256 COF(Chip-On-Flex)256通道集成前端模塊,具有高集成度、小體積和低功耗優點的ADPD144以及ADPD174解決方案。
從被動檢測到主動監測帶來更大的高精度醫療設備需求
現代醫學連續監測技術正將消費者的思維方式從被動監測轉變為主動監測。消費者不再等待每年一次的體檢來獲取血壓及其他生命體征檢測結果,而是實時了解健康狀況。同時,隨著持續監測和預防性保健護理的日益普及,遠程監護需求也持續增長,預計2016~2021年,遠程監護市場年復合增長率為48%,到2021年將達到5000萬美元,這種轉變帶動了高精度、小尺寸、低功耗可穿戴設備需求的增長。
Maxim的可穿戴健康、健身應用傳感器允許消費者高精度監測各種關鍵生命體征,并確保低功耗和小尺寸。MAX86140和MAX86141可用于測量手腕、手指和耳朵的PPG信號,從而檢測心率和脈搏血氧。MAX30001可以測量胸部、手腕ECG和BioZ,檢測心率和呼吸。與類似方案相比,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。這些方案通過采集心臟的每次跳動數據,能夠收集高精度數據,使用戶能夠在一開始就識別出重要癥狀。此外,MAX30001滿足臨床ECG標準IEC60601-2-47相關要求。
醫療市場需要高質量和多樣化產品
社會對醫療產品、保健產品質量和多樣化有著必定的要求,這就要求這些產品的元器件的特點和質量能配合需求,例如植入式產品要求產品質量的穩定性、體積的小型化、超低功耗等特點,延伸到元器件方面,產品的設計、封裝、生產都需要不斷革新,同時由于需求特性的多樣化,元器件內部功能多樣化也必然是個趨勢,例如助聽器芯片已經由前期單純的數字信號處理到現在集成了額外的射頻無線功能實現現在無線連接手機的市場需求,同時需要集成相應的存儲芯片達到不同使用場景切換的需求;又如血糖儀,通過微創獲取微量血液,通過檢測相關成分來分析身體狀態,從而給予相應的措施,而隨著市場需求的變化,現在有一種叫做連續血糖檢測設備,可以24小時監控而不需微創獲取血液,實時提供分析給予及時的建議,這就要求元器件具備超低功耗,同時可以集成相應的傳感器設備。
安森美醫療電子產品方案
安森美半導體在德國EUHA發布了最新集成了DSP、存儲、無線以及分立器件的Hybrid方案 E7150SL,讓市場使用這一顆芯片就可以解決產品功能全、封裝小、超低功耗等特點,解決了無線音頻傳輸的市場痛點需求,達到了市場的需求。而面對目前市場無線連接的需求,安森美半導體以獨特的Struix封裝技術設計出藍牙芯片RSL1,在5mm2的封裝上集成了DSP和M3雙核,深度睡眠時僅有50nA的電流,同時支持藍牙5.0,專屬協議支持音頻傳輸等功能。
60 GHz技術推動醫療環境實現無線化
醫療應用通常需要每秒傳輸千兆比特的數據,而且延遲要盡可能低。傳統WiFi頻段無法完成上述任務,因為提供的容量不足,并且很容易受到其他無線傳輸方式干擾。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WiFi頻段一樣,60 GHz頻段在大多數地區都是免許可的。而實現60 GHz解決方案面臨的挑戰是將復雜的基帶和射頻功能集成到半導體器件中,而且要確保尺寸、成本和功耗都滿足要求。
萊迪思60 GHz技術和產品
萊迪思的WirelessHD模塊可在房間內實現超高清分辨率視頻無線傳輸,延遲小于5ms。無線模塊支持HDMI視頻橋接和HDCP 2.2鏈路保護。NDS Surgical Imaging的Zerowire產品系列采用了萊迪思產品,用于在手術室內構建穩定的無線互連,實時傳輸高清視頻,而延遲低到可以忽略不計。萊迪思推出的無線解決方案還可以與FPGA結合使用,為虛擬現實頭盔實現視頻、音頻和傳感器處理功能。例如,TPCast VR無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技術相比傳統連接器在便捷性、穩固性和工業設計方面更優異。 再加上無線充電就可以消除USB連接器,從而實現完全沒有機械連接器的產品。Snap解決方案支持短距離USB 2.0、USB 3.0和I2C的無線傳輸。Empathy Co. Ltd.公司推出的一款沒有機械連接器的平板電腦EM08就采用了萊迪思Snap技術。
總而言之,萊迪思60 GHz技術和產品可幫助醫療環境實現無線化。
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