醫(yī)療產(chǎn)業(yè)模式從治療轉(zhuǎn)向保健，便攜醫(yī)療設(shè)備將大行其道

        得益于中國政府新醫(yī)改的推動和人民大眾對健康保健的重視，以及家用與醫(yī)用市場的不同特性成就了中國便攜/家庭醫(yī)療電子市場快速平穩(wěn)的成長趨勢。未來3年，中國便攜/家庭醫(yī)療電子市場年復(fù)合增長率將大大提高。據(jù)權(quán)威市場調(diào)研數(shù)據(jù)顯示：其市場規(guī)模將從2006年的80億元迅速擴大到2011年的280億元。“而且市場檢驗證明，中國便攜式醫(yī)療電子產(chǎn)品市場的抗風險能力比較強，因為目前整個便攜式醫(yī)療電子市場需要面對的是中國內(nèi)需市場，基本上沒有受到金融危機的影響。此外中國市場處于普及的初級階段，市場需求強勁，并且中國民眾健康意識正在不斷提升。”ADI公司亞太醫(yī)療事業(yè)資深業(yè)務(wù)經(jīng)理周文勝指出。

        與ADI公司一樣，全世界半導(dǎo)體廠商都對中國的便攜/家庭醫(yī)療電子市場投來最關(guān)注的目光。未來的遠景是人手幾個，而不是人手一個便攜醫(yī)療設(shè)備，是一個比手機市場更誘人的市場。在眾多歐美公司丟失掉中國手機這一巨大市場后，便攜/家庭醫(yī)療電子將是他們要極力守住的最大戰(zhàn)場之一。“中國和全球市場對便攜式醫(yī)療設(shè)備的需求巨大，中國必將成為最大的醫(yī)療電子生產(chǎn)者和市場之一。”Microchip醫(yī)療產(chǎn)品部首席產(chǎn)品市場工程師范徐進說道。

圖1：便攜醫(yī)療電子對于小體積、低功耗、低價格和易于使用的器件提出新要求。

即將走熱的幾種便攜醫(yī)療設(shè)備

        中國醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的模式正在發(fā)生改變，這也催生了更龐大的便攜醫(yī)療設(shè)備市場。“最近幾年，醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的模式已經(jīng)從治病向保健轉(zhuǎn)變。所以，我們預(yù)測血壓監(jiān)測計、血糖計、低成本心率監(jiān)測計等將是未來的熱門醫(yī)療產(chǎn)品，也將是所有家庭中最常見的設(shè)備。”飛思卡爾半導(dǎo)體工業(yè)部市場經(jīng)理何英偉預(yù)測道。而周文勝則補充道：“除此之外，一些可以在家庭或小型社康醫(yī)院中使用的呼吸機、心電監(jiān)護儀必然會有越來越大的市場需求。一些原來只在醫(yī)院應(yīng)用的產(chǎn)品，例如心電圖也會走入家庭。此外，還有一些前瞻性的家用產(chǎn)品也會陸續(xù)被開發(fā)出來。”他舉例說，今天心血管疾病對人類的殺傷力非常大，這樣，心電圖（ECG）可能就變成了一個我們?nèi)粘＞托枰O(jiān)護的指標。而且，在心電圖設(shè)備上加入到一些前瞻性的技術(shù)，例如采用加速度傳感器來對患者的動作進行監(jiān)護，以幫助醫(yī)生判斷，在某種運動狀態(tài)下患者的心電圖狀況。有時，在心電圖（ECG）中加入MEMS，還會監(jiān)控病人不正常情況的發(fā)生，例如患者跌倒等狀況，從而讓醫(yī)生和患者的監(jiān)護人能夠及時發(fā)現(xiàn)這些突發(fā)狀況。

        便攜醫(yī)療設(shè)備中正在加入更多的功能，其中最重要的就是通信功能。何英偉說道：“比如可以把心率監(jiān)測計等設(shè)備當作遠程監(jiān)測設(shè)備，能將數(shù)據(jù)從病人的手機等RF設(shè)備發(fā)送到醫(yī)院或者醫(yī)生辦公室的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之中，用于自動診斷。”

        除上面的設(shè)備外，Altera市場經(jīng)理Paul Chan認為便攜式超聲設(shè)備、外部除顫器、起博系統(tǒng)和遙測設(shè)備等也將是便攜/家庭醫(yī)療設(shè)備市場的熱門產(chǎn)品。Lattice低密度及混合信號方案市場總監(jiān)Gordon Hands補充道：“另一個人們經(jīng)常使用的保健設(shè)備是助聽器。在這方面，數(shù)碼電子可以通過信號處理帶來重大的創(chuàng)新。更先進的產(chǎn)品還可以更好地與藍牙手機等普通電子設(shè)備集成在一起。”

圖2：Paul Chan：便攜式超聲設(shè)備、外部除顫器、起博系統(tǒng)和遙測設(shè)備等也將是便攜/家庭醫(yī)療設(shè)備市場的熱門產(chǎn)品。

        Atmel市場推廣副總裁Alf-Egil Bogen也補充道：“我們看到預(yù)防、早期診斷和治療的創(chuàng)新技術(shù)正在不斷涌現(xiàn)。主要應(yīng)用包括小型化的自主式便攜監(jiān)視設(shè)備或可植入式監(jiān)視設(shè)備，用于快速醫(yī)療樣本原位分析的芯片實驗室 (labs-on-chip)，以及用于家庭，診所和成像醫(yī)療設(shè)備的通信系統(tǒng)。”

        賽靈思公司亞太地區(qū)市場及應(yīng)用總監(jiān)張宇清則認為，中國的新醫(yī)改方案更加注重電子信息技術(shù)的應(yīng)用，提出了通過信息化手段，建立醫(yī)院間的資源共享，在全國范圍內(nèi)建立起實用共享的醫(yī)藥衛(wèi)生信息系統(tǒng)，從而實現(xiàn)醫(yī)療服務(wù)資源的最優(yōu)整合和最大協(xié)同效應(yīng)。這將對醫(yī)療電子起到重大推動作用。此外，在新醫(yī)改的推動下，農(nóng)村以及二、三級城市和社區(qū)醫(yī)療電子配備需求將快速釋放，而家用與醫(yī)用市場的不同特性也將成就中國便攜醫(yī)療電子市場“快、穩(wěn)”的成長趨勢，便攜式醫(yī)療電子生產(chǎn)企業(yè)面臨著巨大的機遇。

圖2：張宇清：農(nóng)村以及二、三級城市和社區(qū)醫(yī)療電子配備需求將快速釋放，中國便攜醫(yī)療電子市場呈現(xiàn)“快、穩(wěn)”的成長趨勢。

元器件如何滿足新一代便攜/家庭醫(yī)療設(shè)備的需求？

        便攜化的趨勢，要求醫(yī)療電子設(shè)備必須具備小體積、低功耗、低價格和易于使用的特點。這對元器件供應(yīng)商提出了新的要求。“總的說來，對便攜式醫(yī)療設(shè)計而言，最關(guān)鍵的兩大因素就是低功耗和高集成度。當然，便攜式心電圖/血糖測量儀或血壓計等不同的便攜式醫(yī)療電子應(yīng)用根據(jù)功耗和集成度的不同，其具體規(guī)格也會產(chǎn)生差異。但不管怎么說，功耗和集成度還是設(shè)計時的關(guān)鍵所在。”TI中國MSP430業(yè)務(wù)部經(jīng)理刁勇指出。

圖3：刁勇：對便攜式醫(yī)療設(shè)計而言，最關(guān)鍵的兩大因素就是低功耗和高集成度。

        集成眾多數(shù)字功能與模擬功能的SoC是便攜式醫(yī)療設(shè)備中將會優(yōu)先選擇的平臺。各廠商均在進行高度的集成趨勢。“在某些中低端醫(yī)療產(chǎn)品中，目前的趨勢是使用專用SoC產(chǎn)品，以最大限度地縮小產(chǎn)品尺寸和降低成本。因此，ADC、運算放大器和調(diào)節(jié)器等現(xiàn)有的模擬器件，有些將被嵌入到MCU之中，而飛思卡爾擁有開發(fā)此類產(chǎn)品的技術(shù)實力。” 何英偉表示。

圖4：Alf-Egil Bogen：假冒產(chǎn)品不僅竊取了OEM 廠商的收益，而且如果產(chǎn)品讀數(shù)或分析結(jié)果錯誤，還會給病患帶來生命威脅。

       “通常來說，這類設(shè)備需要很高的集成度，以便實現(xiàn)多種功能如分析、數(shù)據(jù)記錄和傳輸。”Alf-Egil Bogen分析道，“從技術(shù)角度來看，愛特梅爾面臨的挑戰(zhàn)是提高性能、降低功耗，并通過大批量生產(chǎn)來降低單位產(chǎn)品的成本。”

        但是，Microchip的徐進指出，并不是所有的模擬器件均適合集成。他分析道：“醫(yī)療電子產(chǎn)品具有不同類型傳感器、控制和需要信號調(diào)節(jié)的接口，都需要模擬器件，如ADC和運算放大器。幾乎所有Microchip的PIC 微控制器，從8位到32位系列，都具有集成了作為標準功能的ADC。然而，由于更高的性能要求，并不是所有的應(yīng)用都可以采用集成解決方案。獨立高分辨率ADC和高精度運算放大器對于便攜式醫(yī)療設(shè)備仍然很重要。”

        Lattice的Gordon Hands也表示：“我們預(yù)期ADC、DAC和放大器，以及時鐘生成和電源管理功能，這些基本的模擬功能將繼續(xù)發(fā)揮作用。這些模擬功能在任何系統(tǒng)中都非常重要，無論它的數(shù)字內(nèi)容是什么。在這方面，萊迪思的ispClock5400D和我們的ProcessorPM電源管理IC被用作多個設(shè)計的標準。”

        他還從成本方面強調(diào)了便攜醫(yī)療設(shè)備的需求：對于便攜式/家庭醫(yī)療市場的主要要求，與我們在消費電子市場看到的一樣。把器件價格降到1美元以下，把功耗降到10uW左右，是至關(guān)重要的?？梢詭盱`活性以及有助于產(chǎn)品快速上市的解決方案也非常重要。很少有便攜式/家庭醫(yī)療設(shè)備設(shè)計師能夠象設(shè)計ASIC那樣，可以享有12個月以上的設(shè)計周期。

      “此外，中國市場對于醫(yī)療電子產(chǎn)品的零缺陷可靠性和連接性要求也很重視。”飛思卡爾的何英偉補充道。

        徐進還對各種便攜設(shè)備之間的差異提出如下觀點：“醫(yī)療設(shè)備之間的差異在于處理器速度、內(nèi)存大小和外設(shè)功能，這些特征因設(shè)計要求而不同。例如，血糖儀對圖形和計算能力的要求低于便攜式心電圖機。”此外，他指出，由于便攜醫(yī)療設(shè)備將走向消費市場，所以廠商對于外觀設(shè)計越來越重視，芯片廠商也要考慮這方面的要求。

        張宇清從另外一個層面闡述了客戶的新需求：“面對以更低成本提供更高性能的壓力，醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)商希望供應(yīng)商能夠充分理解其要求并提供支持IP重利用的平臺。這將可以降低開發(fā)風險和投資成本并縮短開發(fā)周期，從而加快產(chǎn)品開發(fā)過程。”此外，他還分析道：“醫(yī)療設(shè)備的圖像質(zhì)量隨著設(shè)備更新不斷提高，需要以更快的速度處理更多的數(shù)據(jù)。設(shè)備間的連接需要以更低的成本運行更高的帶寬。低成本Spartan-6 LXT 系列中采用了3.2Gbps收發(fā)器以支持更高帶寬的傳輸。”

山寨醫(yī)療產(chǎn)品已誕生，如何楊長避短？

      “家用便攜醫(yī)療電子產(chǎn)品因其需求范圍廣、需求量大且價格逐步下降而實現(xiàn)高速增長，從而占據(jù)了大部分中國便攜醫(yī)療電子市場。也因此使得 “山寨”產(chǎn)品油然而生，如血糖儀、血壓儀、血氧儀等家用便攜醫(yī)療設(shè)備成為最有可能出現(xiàn)的“山寨”產(chǎn)品領(lǐng)域。”周文勝說道，“在中國一些地區(qū)因其產(chǎn)業(yè)鏈分工非常細致，產(chǎn)業(yè)鏈的配套非常完善，從而誕生了龐大的山寨機產(chǎn)業(yè)，所以很多電子企業(yè)憑借它在產(chǎn)業(yè)和技術(shù)方面的儲備和積累，未來有機會進入到家用便攜醫(yī)療電子產(chǎn)品的領(lǐng)域。?”

       不過，他接著分析，在醫(yī)用便攜醫(yī)療電子產(chǎn)品方面，由于專業(yè)性高且操作復(fù)雜、價格較高且應(yīng)用領(lǐng)域固定，購買者更注重產(chǎn)品測量穩(wěn)定性和精確性，目前本土廠商還不能在短期內(nèi)解決這些難題，這就有待于國際廠商研發(fā)并引進新的技術(shù)來滿足市場的需求。

       Gordon Hands也認為，多年來山寨產(chǎn)品在消費電子產(chǎn)品市場一直屢見不鮮，這種現(xiàn)象在醫(yī)療產(chǎn)品市場也會趨于增多。“萊迪思通過允許設(shè)計人員把其設(shè)計封在萊迪思的可編程芯片之內(nèi)，來對抗這一趨勢。一旦封裝起來，這些芯片就無法復(fù)制，而且由于這些芯片是獨一無二的，因此也不能在公開市場上買到。這就給試圖復(fù)制產(chǎn)品設(shè)計的人造成了巨大障礙。”

        Microchip更認為部分山寨產(chǎn)品還可以滿足用戶對中低市場的需求。“由于中國市場需求日益增長，以及依賴進口醫(yī)療設(shè)備，我認為必然出現(xiàn)模仿現(xiàn)象。”徐進說道，“雖然某些仿冒產(chǎn)品可以滿足市場對于中低端醫(yī)療設(shè)備需求，但其他仿冒品可能給用戶帶來危險甚至潛在的生命威脅，尤其是涉及一次性部件的設(shè)備。通過微控制器進行數(shù)字認證是確保醫(yī)療設(shè)備用于其原定用途的一個辦法。憑借其跳碼算法，Microchip的Keeloq技術(shù)適用于驗證醫(yī)療設(shè)備和提供最高的安全性。

       而Atmel的Alf-Egil Bogen則是堅決反對對山寨產(chǎn)品。他表示：“假冒產(chǎn)品不僅竊取了OEM 廠商的收益，而且如果產(chǎn)品讀數(shù)或分析結(jié)果錯誤，還會給病患帶來生命威脅，導(dǎo)致對處于可預(yù)防或可控狀況的病人采取不適當?shù)闹委熖幚?，更嚴重的是會?dǎo)致病人死亡。因此，制造商必須強制實施比條形碼或全息圖更穩(wěn)健的認證方法。”他接著說：“就以我們提供用于血糖儀的器件為例，通常這些儀器使用某種可替代或耗費性試紙或化學試劑。這類設(shè)備的關(guān)鍵要素之一，是必須有方法確保測試條都是來自O(shè)EM廠商的可靠產(chǎn)品，并可正確讀取與特定試紙組群相關(guān)的校準信息。我們的芯片經(jīng)專門設(shè)計以集成進這些設(shè)備中，能防止電腦黑客或克隆者復(fù)制儀表，或提供質(zhì)量較差的耗材。”

優(yōu)秀產(chǎn)品先知

       針對便攜醫(yī)療設(shè)備連接性與高集成度需求，TI將分別在2009年第四季度和2010年一季度推出MSP430F552X和MSP430F550X，這兩個系列均提供了USB接口，將進一步強化MSP430在便攜式醫(yī)療領(lǐng)域的地位。同時，TI集成了MSP430微處理器和RF收發(fā)器的CC430可為便攜式醫(yī)療設(shè)備提供優(yōu)異的RF連接性和更高的集成度。

        Microchip的最新系列8位和16位PIC ?微控制器采用XLP技術(shù)，具有業(yè)內(nèi)最低的睡眠電流(低至20 nA)、USB等集成外設(shè)，LCD、RTCC和mTouchTM電容式觸摸傳感。低功率和集成度相結(jié)合，消除了外部元件，降低了設(shè)計的復(fù)雜性，并使其能夠以最低的功耗運行，從而延長電池壽命，這對于便攜式醫(yī)療應(yīng)用至關(guān)重要

        MC13224 Platform in Package是飛思卡爾的最新低功耗802.15.4 IC。MC13224顯著降低了功耗，同時提高了集成度，降低了總體解決方案成本。802.15.4收發(fā)器與一個32位MCU組合在一起，具有足夠的內(nèi)存用于運行包括ZigBee和WirelessHARTTM在內(nèi)的比較復(fù)雜的協(xié)議堆疊。

        Atmel是最早推出集成超寬帶(UWB)技術(shù)的MCU廠商之一。其CAP可定制微控制器具有獨特的性能，配備一個金屬可編程數(shù)字邏輯模塊，通過快速定制就可承載一個UWB接口。Atmel首款A(yù)RM Cortex-M3閃存微控制器SAM3器件，集成了高速 (480 Mbps) USB設(shè)備兼接發(fā)器 (Device-and-Transceiver)、4位192 Mbps 的SDIO/SDCard 2.0、8位384 Mbps MMC 4.3主機和片上48 Mpbs SPI接口。

        賽靈思最新的Spartan-6 FPGA對性能和靈活性進行了理想的結(jié)合，可滿足標準和高分辨率圖像處理、視頻分析、多通道視頻編碼等方面的要求，實現(xiàn)更快速更高效的視頻傳輸。利用基于嵌入式DSP邏輯片實現(xiàn)的高度并行架構(gòu)，基于Spartan-6 FPGA開發(fā)的系統(tǒng)能夠以全幀速率處理原始分辨率的圖像數(shù)據(jù)。同時還可利用經(jīng)濟的可定制MicroBlaze 軟處理器實現(xiàn)領(lǐng)先的視頻分析功能。

         Altera低成本、低功耗Cyclone III FPGA的邏輯密度在5K至120K LE之間；為DSP功能提供4Mbits嵌入式RAM，以及288個18x18乘法器。這樣，工程師在設(shè)計中挑選合適的SOC解決方案時能夠有較多的選擇余地。Altera的MAX II CPLD器件設(shè)計用于低成本、低功耗應(yīng)用，非常適合實現(xiàn)家庭/便攜式醫(yī)療應(yīng)用的簡單集成功能。

        萊迪思的ispMACH4000ZE系列提供從1000到大約7500門的可編程邏輯。功耗最低只有18uW ，最小封裝尺寸為4mmx4mm。ispMACH4000經(jīng)常充當微處理器的輔助芯片，執(zhí)行GPIO擴展和減少中斷請求等功能。

        ADI很快會推出采用新技術(shù)的具備超低功耗和同樣高性能前端的SOC解決方案，這個也值得期待。