無處不智能，下一代醫(yī)療電子的新趨勢

老齡化的快速發(fā)展，對醫(yī)療行業(yè)形成巨大壓力。中國正進入老齡化社會，預計2013年老年人口數(shù)量將突破2億大關(guān)，達到2.02億，老齡化水平達到14.8%。根據(jù)全國老齡工作委員會預測，2010年到2050年，中國老年人就診次數(shù)將由12.4億人次增到33.5億人次。然而面對人們與日俱增的醫(yī)療需求，國內(nèi)醫(yī)療資源分布不均，資源不足的矛盾短期內(nèi)難以改變。如何在現(xiàn)有資源配置下，盡量滿足人們醫(yī)療需求，成為重要問題。

醫(yī)療信息化建設，成為改革的重要手段和支撐。在醫(yī)療需求帶動和政策扶持下，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、云計算及移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)在醫(yī)療領域的應用逐漸由幕后走到臺前，越來越多醫(yī)療機構(gòu)開始關(guān)注部署新一代信息技術(shù)。2013年，在甘肅定西市安定區(qū)的香泉鎮(zhèn)中莊村，由甘肅省衛(wèi)生廳、甘肅省人民醫(yī)院和GE醫(yī)療集團共同建立的基礎醫(yī)療范疇內(nèi)的遠程醫(yī)療試點項目正式開通。

移動醫(yī)療、個人保健、遠程監(jiān)護等新興醫(yī)療照護需求驅(qū)動著醫(yī)療電子市場快速發(fā)展。在2013年9月英特爾信息技術(shù)峰會（Intel Developer Forum，簡稱IDF）開幕式上，英特爾公司新任CEO科再奇（Brian Krzanich）指出，從數(shù)據(jù)中心到平板電腦、手機和可穿戴等超移動設備，計算產(chǎn)業(yè)各領域正在經(jīng)歷一場激動人心、甚至改變游戲規(guī)則的變革。

受訪人：

村田(中國)投資有限公司技術(shù)市場部市場經(jīng)理鄧紹能
TDK集團成員愛普科斯有限公司醫(yī)療及光電電子應用銷售經(jīng)理廖偉粦
Exar高性能模擬產(chǎn)品應用工程副總裁Craig Swing
英特爾公司總裁詹睿妮
英特爾公司CEO科再奇
ADI公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場經(jīng)理王勝

英特爾公司總裁詹睿妮也表示：“我們?yōu)閿?shù)十億智能設備提供計算能力，與之相比，我們所做的其他工作難度更大：即開發(fā)能將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為智慧的強大計算解決方案，并尋找解決類似癌癥等世界上最復雜問題的答案。我們迄今所看到的只是冰山一角，英特爾技術(shù)將在助力醫(yī)療、教育以及世界的可持續(xù)發(fā)展方面，找到廣闊用武之地?！?BR>
詹睿妮還舉例說明了計算力如何改變醫(yī)療這一全球最大的經(jīng)濟部門。英特爾與俄勒岡醫(yī)科大學奈特癌癥研究所正展開項目合作，旨在降低分析人類基因圖譜以及創(chuàng)建可多維搜索的DNA地圖所需的成本和時間?！霸诂F(xiàn)代醫(yī)學中，關(guān)于醫(yī)療的計算技術(shù)第一次變得同生物學一樣重要，”詹睿妮指出?！霸谝粋€可以接受的價格點上，我們所提供的計算力越強，所拯救的生命就會越多！”

技術(shù)進步驅(qū)動醫(yī)療電子智能化

隨著整體科技水平的不斷進步，尤其是電子科技的發(fā)展，使得電子醫(yī)療產(chǎn)品的智能化已不再是夢想。從技術(shù)層面而言，傳感器技術(shù)，模擬及混合信號處理技術(shù)，無線傳輸以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)必將是智能醫(yī)療的重要核心技術(shù)。

ADI公司亞太區(qū)醫(yī)療行業(yè)市場經(jīng)理王勝認為，從某種意義上來講，醫(yī)療設備尤其是電子醫(yī)療設備其主要解決的是兩個主要方面的問題，即醫(yī)生（或操作者）和患者（或使用者）問題。如果某一設備能簡化或自動完成某些使用過程中的環(huán)節(jié)，即可理解為智能化的體現(xiàn)。當然，至于智能化到什么程度就要依賴于技術(shù)的發(fā)展和具體的應用場景。

王勝表示，就其前景而言，智能化必然是醫(yī)療電子領域的發(fā)展方向之一。例如，隨著傳感技術(shù)及電子芯片元器件技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展，使得對生命體征信號的采集質(zhì)量越來高，這也使得在某些條件滿足的情況下，醫(yī)療設備本身可以智能化地判斷或初步診斷以及給出預警的結(jié)果或提示，甚至對于治療，作息以及飲食等給出具體建議等。

在Exar高性能模擬產(chǎn)品應用工程副總裁Craig Swing看來，諸如智能醫(yī)療類的電子系統(tǒng)，簡單來說，需要兩類電子元件：模擬以及數(shù)字。當然，這一趨勢總將整個系統(tǒng)放在單一芯片上（SoC），但事實是從定義上醫(yī)療系統(tǒng)必須是人類接口。Craig Swing認為，人類接口從本質(zhì)上是模擬的，因此有一個大問題是：“在成本約束下，單一芯片上放置系統(tǒng)，數(shù)字處理技術(shù)和電路結(jié)構(gòu)與人類接口的聯(lián)接是否足夠精確？”答案當然不是唯一的。當答案為肯定時，SoC就簡單地變成一項應用特定標準產(chǎn)品和提供低性能、小尺寸、商品級的產(chǎn)品。這類產(chǎn)品的問題是他們擁有相對較短的使用期限，所以鑒于投資回報風險，SoC開發(fā)比較困難。

針對更高性能醫(yī)療電子系統(tǒng)，人們能看到一些對聯(lián)接人類和計算數(shù)字/智能設備的高精度（低頻率）、高頻率（低精度）和低噪音模擬元件的需求。通常，在傳感器輸出、醫(yī)療設備輸出以及針對系統(tǒng)創(chuàng)建適當?shù)碾娫葱问綍r會需要模擬元件，該類模擬元件最終與人類經(jīng)驗接口，成為對系統(tǒng)運作非常必要的“關(guān)鍵任務”和“必須擁有”的器件。

Craig Swing表示，人們也可以將核心“關(guān)鍵任務”模擬電子元件視為兩類：高精度（低頻率）和高頻率（低精度）。例如，一個便攜式電有氧運動圖機通常需要極低的偏移、可變增益（(1<增益值<10,000)、精度高（低頻率）儀表放大器（如Exar的CLC1200）與傳感墊相連。此外，對于一個便攜式超聲機，高頻率極低噪聲放大器（如Exar的CLC1001）需要放大的信號探針。因此，便攜式心電圖和超聲是快速增長的新業(yè)務機會。

盡管醫(yī)療電子市場對不同類型的元件有不同的要求，但元件通常應符合以下幾項基本要求：1) 低功耗，2) 高速，3) 微型尺寸，4) 高可靠性，5) 低成本，6) 高精度，7) 可在不同環(huán)境中使用，如高溫差環(huán)境、不同氣壓地區(qū)如高海拔地區(qū)。TDK集團成員愛普科斯有限公司醫(yī)療及光電電子應用銷售經(jīng)理廖偉粦指出，核心電子元件領域中的新商機包括與手機和互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系的相關(guān)元件，例如各類傳感器以及各類無線元件如Wi-Fi、藍牙模塊等無線元件。

新型醫(yī)療帶來新的商業(yè)機會

醫(yī)療電子的進步，本質(zhì)上是電子技術(shù)隨著人們對于健康需求的提高而產(chǎn)生的。隨著個體對于醫(yī)療保健需求的差異化，對醫(yī)療設備的設計工作以及配套電子元器件提出了新的要求，但同時也是新的機遇。諸如要求更高的可靠性、非侵入式設計、無線遙測等。村田(中國)投資有限公司技術(shù)市場部市場經(jīng)理鄧紹能表示，對于提供核心電子元器件的村田來說，這些高可靠性的需求將會是未來新的商業(yè)機會。[!--empirenews.page--]

隨著用于移動醫(yī)療、個人保健、遠程監(jiān)護的便攜式醫(yī)療設備的越發(fā)普及，電源管理變得尤為重要。鄧紹能介紹，村田密切關(guān)注醫(yī)療電子技術(shù)的無線化趨勢，并積極推出針對性的方案與服務。除了傳統(tǒng)的無線通信模塊等優(yōu)勢產(chǎn)品，村田還向客戶介紹諸如小型化的電源管理模塊，可以更好的幫助設備節(jié)約功耗。利用村田獨有的傳感器技術(shù)，可以實現(xiàn)對環(huán)境的感知從而對電源的開關(guān)自動控制。

此外，村田還同時提供極具競爭力的傳感器技術(shù)與無線技術(shù)組合的方案。鄧紹能表示，村田的傳感器技術(shù)不僅僅指傳統(tǒng)的陶瓷壓電傳感器，更涵蓋了MEMS傳感器和半導體傳感器等新興傳感器技術(shù)。而與無線技術(shù)的結(jié)合，將極大提升移動醫(yī)療設備的智能化水平。

來自TDK的廖偉粦就分析，根據(jù)其他國家和地區(qū)的應用來看，遙距、移動醫(yī)療主要包括兩種應用：一是采集患者生命體征信息以實施監(jiān)控；二是用于遙距互動式的醫(yī)療咨詢或會議?！跋鄬Χ裕覀兏赜谇罢?，尤其是便攜設備?！绷蝹セ懡榻B，TDK集團提供適合該市場的愛普科斯(EPCOS)測溫微型NTC、用于靜電防護的SMD多層壓敏電阻、壓力傳感器 (如C33 芯片 ) 和低功耗藍牙模塊。

愛普科斯(EPCOS)產(chǎn)品以優(yōu)質(zhì)和高可靠性聞名，而且絕大多數(shù)都通過了汽車生產(chǎn)行業(yè)要求的認證，同時也是無線通信的主要供應商。廖偉粦強調(diào)，與競爭對手產(chǎn)品相比，其MEMS壓力傳感器更精確、更堅固穩(wěn)健、溫度特性也更加穩(wěn)定。TDK的新型低功耗藍牙模塊PAN-CC2541F256 采用SESUB技術(shù)嵌入“德州儀器”芯片CC2541，其大小僅為4.6mm x 5.6mm，迎合了要求輕質(zhì)和小尺寸的市場趨勢。據(jù)介紹，這款先進產(chǎn)品專用于安裝空間極為有限的便攜設備。作為領先的無源元件制造商，EPCOS還提供極其廣泛的標準元件及定制解決方案產(chǎn)品，為絕大多數(shù)醫(yī)療客戶提供一站式采購服務，滿足其對產(chǎn)品的小批量、多元化要求。

作為專注于工業(yè)、通信和數(shù)據(jù)中心應用的企業(yè)，Exar提供在系統(tǒng)內(nèi)圍繞數(shù)字計算設備的“關(guān)鍵任務”模擬和數(shù)字元件。Craig Swing表示，模擬方面，Exar提供獨一無二的模擬高精度解決方案，其中專利生產(chǎn)激光技術(shù)可以減少抵消錯誤達到最佳水平（如CLC1200）；關(guān)于超低噪音，芯片CLC1001（超聲應用所需）理論噪音水平相當于27個歐姆電阻的熱噪聲；在關(guān)于PCB實現(xiàn)上，使用和部署極高性能模擬元件還需要專業(yè)的技術(shù)支持，現(xiàn)場應用工程支持在布局，系統(tǒng)內(nèi)元件性能評估以及其如何影響整個成品的性能方面至為關(guān)鍵。此外，Exar還提供寬泛的電源產(chǎn)品，簡單的和編程的，讓用戶擴展PCB電路能力，最終為成品性能提供更多的特性。

Exar也提供醫(yī)療設備需要的全方位的聯(lián)接UART(通用異步接收發(fā)送器)產(chǎn)品，用于傳輸和接收數(shù)字信息到各種來源（如PCI總線,USB、以太網(wǎng)、GPIO等）。Craig Swing表示，針對模擬接口元件，設計師必須鎖定影響成品的最終設定性能水平的一些基本參數(shù)。Exar的目標是與設計者合作，幫助他們確定幾個關(guān)鍵模擬元件性能參數(shù)，以設定成品性能，從而為滿足這些需求匹配最優(yōu)的元件。進一步在PCB級別上部署該元件，其中可能包括各種解耦和過濾/增益選項，為設計者提供最大性能。

憑借在模擬和混合信處理方面的專長，在醫(yī)療電子領域中，ADI一直致力于提供具有差異化及競爭優(yōu)勢的IC產(chǎn)品。穿戴式的應用產(chǎn)品已不再是停留在“被談及”的層面，目前在例如監(jiān)護類產(chǎn)品，運動類裝備（如腕表，鞋類）以及助聽類產(chǎn)品等領域已經(jīng)有越來越多的實際商用產(chǎn)品出現(xiàn)。而在這些熱門領域，ADI均積極參與其中，推出了一系列適合穿戴式醫(yī)療需求的半導體產(chǎn)品。

在監(jiān)護類產(chǎn)品領域，ADI近期針對各類生命體征監(jiān)護應用推出了一款低功耗、單導聯(lián)、心率監(jiān)護儀模擬前端(AFE) AD8232，專為滿足新興的健身設備、便攜式/佩戴式監(jiān)控設備和遠程健康監(jiān)護設備的ECG信號調(diào)理要求而設計。王勝介紹，與競爭解決方案相比，AD8232 AFE的尺寸縮小50%，功耗降低多達20%。通過模擬輸出，AD8232可與分立式ADC配對，或與具有嵌入式ADC的微控制器配對，為系統(tǒng)設計人員提供了靈活性，將健身和醫(yī)療監(jiān)護的價值和性能提升到一個新的水平。

跌倒檢測器是典型的運動監(jiān)測設備，在人口老齡化現(xiàn)象越來越凸顯的今天獲得了廣泛的應用。對于目前市場上常見的老人手機或其他穿戴醫(yī)療電子設備，多數(shù)帶有監(jiān)測老人跌倒狀況的功能，如果監(jiān)測到跌倒會自動發(fā)送信息通知急救中心或老人的兒女。對于這種產(chǎn)品，總是希望產(chǎn)品的工作時間越長越好。這就需要一顆極低功耗的運動監(jiān)測產(chǎn)品來解決這個問題。王勝介紹，ADI突破性的超低功耗3軸數(shù)字MEMS產(chǎn)品ADXL362，在運動檢測喚醒模式下功耗僅為300 nA，與最接近的競爭傳感器相比，相同模式下的功耗低60%。在全速測量模式下，數(shù)據(jù)速率為100 Hz時，ADXL362的功耗為2 μA，比相同頻率下工作的競爭MEMS加速度計低80%。當配備喚醒狀態(tài)輸出引腳時，運動傳感器可繞過處理器即時觸發(fā)啟動系統(tǒng)功能的開關(guān)，從而進一步降低系統(tǒng)功耗。這些超低功耗的特征是此類運動監(jiān)測設備的理想解決方案。

此外，ADI將繼續(xù)對MEMS技術(shù)和產(chǎn)品的投入，推出更高性能更高集成度及更低功耗的產(chǎn)品，希望在助聽類產(chǎn)品市場占領更高的市場份額。在高集成度的小體積低功耗的微處理器方案方面，ADI新近推出的基于M3核的ADuCM360/1 系列產(chǎn)品，也將在此類佩戴健康保健類產(chǎn)品中大有作為。

龐大市場培育本土創(chuàng)新能力

隨著中國本土設計能力的提升，以及國際醫(yī)療設備巨頭加快向中國遷移設計團隊，越來越多的高端醫(yī)療設備打上了“Design in China”的標簽。但不得不承認，代表著技術(shù)前沿的高端大功率設備如醫(yī)療影像設備等，國外醫(yī)療設備巨頭依舊掌控著市場主導權(quán)，國內(nèi)企業(yè)依舊有很大的提升空間。但在中端的臨床設備，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)逐漸成長為市場的主流力量，不論技術(shù)還是可靠性都可以媲美傳統(tǒng)海外醫(yī)療設備供應商。而在低端的個人保健類消費類產(chǎn)品領域，本土企業(yè)已經(jīng)占據(jù)明顯的市場優(yōu)勢。

按照約定俗成，目前中國國內(nèi)的醫(yī)療設備市場被分為三類：1) 高端大功率設備，2) 各類醫(yī)院或臨床設備，3) 個人醫(yī)療保健設備。鄧紹能指出，中國有著世界上最大的人口基數(shù)和新興的受教育人群，對于醫(yī)療保健的需求是日益高漲，因此這三類設備在中國市場總體上依然是高速發(fā)展以滿足市場的需求。[!--empirenews.page--]

但這三個類別卻有著顯著不同的價格和性能要求。大功率設備的運行速度遠遠低于個人醫(yī)療保健產(chǎn)品，它們主要關(guān)心高性能，真正的功率需求和價格在這不是問題。在此情況下，最終產(chǎn)品性能是最重要的，因此通常由傳感器來設置，模擬信號路徑解析，實際信號路徑元件則只占成品總BOM中極小的一部分。但這僅僅適用于大功率設備、中檔醫(yī)院和臨床設備產(chǎn)品，相對來講，低端個人醫(yī)療保健產(chǎn)品的需求則是恰恰相反。

Craig Swing表示，電子元件不僅設定最終產(chǎn)品性能，它們還是總BOM成本的重要組成部分。鑒于此，低端個人醫(yī)療保健消費品更多依賴于通過低成本、較低性能的數(shù)字流程下生產(chǎn)的SoC解決方案；而大功率、中檔設備通常在同一PCB BOM上使用多個高性能模擬和數(shù)字技術(shù)和流程。

廖偉粦分析指出：目前CT和MRI等高端大功率產(chǎn)品并非中國本地研發(fā)機構(gòu)的優(yōu)勢所在，即使那些在中國設立了大型生產(chǎn)設施的大型跨國企業(yè)也只是開始了一些非關(guān)鍵性部件的本地研發(fā)和應用支持，大多數(shù)國內(nèi)制造商仍然依靠國外提供關(guān)鍵技術(shù)和元件；而中端的各類醫(yī)院的臨床設備，包括患者監(jiān)視器、超聲分析儀、生化分析儀和X光機等，本地制造商能夠運用自有技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)設備，甚至遠銷海外；本土化最成功的是個人醫(yī)療保健設備，包括血壓計和血糖儀等。本地市場焦點主要集中于個人消費者產(chǎn)品，大部分的產(chǎn)品都是已經(jīng)實現(xiàn)完全本地設計。由于進入門檻低，低成本的國內(nèi)產(chǎn)品占據(jù)了大部分市場份額。