[導讀]醫(yī)療電子市場持續(xù)增長隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的進步，人們對醫(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。同時，高新領(lǐng)域電子技術(shù)的各種治療和監(jiān)護手段越來越先進，也使得醫(yī)療產(chǎn)品突破了以往觀念的約束
醫(yī)療電子市場持續(xù)增長
隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的進步，人們對醫(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。同時，高新領(lǐng)域電子技術(shù)的各種治療和監(jiān)護手段越來越先進，也使得醫(yī)療產(chǎn)品突破了以往觀念的約束和限制，在信息化、微型化、實用化等方面得到了長足發(fā)展。
●醫(yī)療電子終端向便攜式發(fā)展。
●醫(yī)療電子市場連續(xù)25年增長，未來將成為半導體市場主要推動力。
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。盡管這兩者都是以健康服務(wù)為最終目的，但是前者主要是有針對性地“對癥下藥”，而后者則更傾向于為一般消費者提供更全面的健康解決方案。龐大的老齡化群體和慢性疾病患者等群體的社會需求，使醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、保健產(chǎn)業(yè)亟須發(fā)展和應(yīng)用新的技術(shù)和產(chǎn)品。
隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，對一些多發(fā)性的慢性疾病、殘疾障礙以及神經(jīng)功能失調(diào)疾病的治療需求越來越迫切，人們的健康意識也普遍增強。特別是在醫(yī)院內(nèi)“一次性治愈”目標很難實現(xiàn)的情況下，新的需求應(yīng)運而生。除了醫(yī)院的診斷設(shè)備，可家用的醫(yī)療及保健電子設(shè)備的需求更加突出，如在疾病預防和協(xié)助診斷、慢性病的長期監(jiān)測及治療、老年人護理等方面。另外，包括慢性疾病的監(jiān)測、控制和治療在內(nèi)，醫(yī)療保健需要同時實現(xiàn)在臨床上的診斷準確性和日常家用的普及性，同時也需要引導人們建立以預防和早期診斷為導向的健康觀念。比如對于盲人、癲癇癥、糖尿病等患者，傳統(tǒng)醫(yī)療護理手段所帶來的長期臨床生活是社會和病人都無法承擔的，而離開了醫(yī)院又會造成生活質(zhì)量的下降。于是醫(yī)療電子終端產(chǎn)品的普遍發(fā)展趨勢將主要是便攜式、穿戴式，某些特殊方面還向植入式發(fā)展，以實現(xiàn)“隨時隨地”的動態(tài)、連續(xù)的檢測和初步診斷?？梢灶A見，在不遠的將來，這些便攜、可穿戴或植入式的醫(yī)療及保健電子設(shè)備將給人類的生活提供極大便利，產(chǎn)生重大的影響。
在世界范圍內(nèi)，醫(yī)療電子市場連續(xù)25年增長，很有可能成為未來半導體市場的主要驅(qū)動力。全球醫(yī)療保健費用每年約為5萬億美元，而中國的醫(yī)療保健則消耗了GDP的5%，平均每年增加38%。特別是從全球醫(yī)用半導體行業(yè)的收入來看，醫(yī)用半導體行業(yè)的幾個主要的部分預計在未來5年內(nèi)年均復合增長率(CAGR)達到10%左右。
而另一份來自Databeans(Sept.2008)的數(shù)據(jù)則預計，在未來5年醫(yī)用集成電路市場的年增長率將高達14%，甚至高于消費類集成電路(11%)和計算機集成電路(9%)的增長?？梢钥闯?，在21世紀醫(yī)用集成電路的重大革新將像上世紀80年代的電子計算機、90年代的移動通信一樣，成為影響全球半導體市場的主要推動力。
世界范圍內(nèi)的醫(yī)療電子市場同時會帶動我國的醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)。比如現(xiàn)階段我國的“銀發(fā)產(chǎn)業(yè)”剛剛起步，根據(jù)中國國家老齡委提供的數(shù)據(jù)，到2010年老年人用品市場需求量將達到10萬億元。而且隨著中國經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展，各方面因素將為“銀發(fā)產(chǎn)業(yè)”蓬勃發(fā)展提供更加強大的動力。在推動經(jīng)濟增長的同時，借助產(chǎn)業(yè)發(fā)展也可以緩解老齡化問題給社會帶來的壓力，使老年人生活質(zhì)量得到提高，身心健康得到保障。
集成化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化的趨勢，都將成為便攜醫(yī)療電子快速增長的催化劑。在便攜醫(yī)療產(chǎn)品中，電子血壓計、便攜血糖儀、電子助聽器等便攜式設(shè)備占到家用便攜產(chǎn)品市場的90%，而便攜式多參數(shù)監(jiān)護儀、便攜式超聲診斷儀、便攜式胎兒監(jiān)測儀、便攜式心電圖儀位居我國醫(yī)用便攜設(shè)備市場前列。此外，基層醫(yī)療機構(gòu)所需的低成本、高可靠性、操作簡單的X光機、超聲診斷儀、核磁共振設(shè)備和計算機斷層掃描設(shè)備的市場容量也將大幅提升。而這些產(chǎn)品所涉及的智能化、小型化、低功耗、高分辨率的技術(shù)都備受關(guān)注。
IC技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用
●四種類型的應(yīng)用需要IC技術(shù)來實現(xiàn)智能、小型化的目標。
●未來醫(yī)療電子應(yīng)用領(lǐng)域中集成電路技術(shù)的研究熱點將在8個方面。
集成電路技術(shù)在醫(yī)療電子領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用非常廣泛，大致可分為下述四種不同的應(yīng)用類型：
1.醫(yī)學影像———這一類型包括超聲波、計算機化的X射線斷層掃描(CT)、核磁共振成像(MRI)、X射線、正電子發(fā)射斷層顯像等。
2.醫(yī)療儀器———主要是實驗室配套電子設(shè)備、透析機、分析儀器、外科手術(shù)設(shè)備、牙科設(shè)備等。
3.消費型醫(yī)療設(shè)備———偏重于患者(可家用，非臨床)使用的終端設(shè)備，包括數(shù)字體溫計、血糖計、血壓計、胰島素泵、心率計、輔助聽力(數(shù)字助聽)等。
4.診斷、患者監(jiān)護與治療設(shè)備———協(xié)助醫(yī)生判斷(主要是臨床使用)的相應(yīng)設(shè)備，包括心電圖、腦電圖、血氧計、血壓計、溫度計、呼吸計、除顫器、植入設(shè)備等。
這四種類型基本涵蓋了醫(yī)療電子領(lǐng)域的各種應(yīng)用。其中后兩類，特別是消費型醫(yī)療設(shè)備尤其需要通過先進的集成電路技術(shù)來達到智能化、小型化、低功耗、高分辨率等目標。
通過便攜、可穿戴或植入式的設(shè)備，可以實現(xiàn)人體相關(guān)體征信號的動態(tài)采集和連續(xù)監(jiān)測。而智能化、低成本的設(shè)備可用于醫(yī)院、家庭和其他非醫(yī)院環(huán)境，并通過網(wǎng)絡(luò)接入等技術(shù)實現(xiàn)遠程醫(yī)療，這樣可以更合理地配置醫(yī)療資源，提供更高水平的醫(yī)療服務(wù)，同時減緩醫(yī)院就診壓力。普及后還可供大范圍內(nèi)的人群使用：如病人用來治療、健康人用來預防、老年人用于輔助護理、年輕人用于鍛煉健身等等，它可提供早診治的信息，具有對人體最小干預(無創(chuàng)/微創(chuàng))的特點等等。
圍繞以上四種類型的醫(yī)療電子應(yīng)用中日益凸顯的關(guān)鍵技術(shù)問題，世界上集成電路領(lǐng)域最權(quán)威的會議———國際固態(tài)電路會議(ISSCC)的技術(shù)專題委員會在2009年預測了在未來醫(yī)療電子應(yīng)用領(lǐng)域中集成電路技術(shù)的研究熱點，這些熱點包括以下幾個方面。1.人工輔助聽覺、視覺、無線肌肉刺激、神經(jīng)刺激，這類研究重點在于需要對人體安全無危害，包括和人體組織的電極接觸界面、泄漏電流檢測、過熱斷電等。同時還要求系統(tǒng)的可靠性、外殼包裝、集成度和工作壽命等。2.傳感量、生物分子檢測(如DNA等)、神經(jīng)感知、集成核磁共振等。3.超小型，遙控或遠程診斷。4.自適應(yīng)控制的場景分析與管理方法等。5.無線測量技術(shù)中的瓶頸，如數(shù)據(jù)流壓縮、拓寬頻道等。6.帶有馬達和姿態(tài)控制的智能內(nèi)窺鏡膠囊。7.pH值的測量陣列(離子敏感的場效應(yīng)管，ISFET)。8.其他系統(tǒng)級需求。[!--empirenews.page--]
在這些預測的研究熱點中，既有針對某一種具體應(yīng)用提出了更進一步的功能研究(如用于腸胃內(nèi)窺鏡中的馬達和姿態(tài)控制)，也有對從應(yīng)用中提煉出的共性關(guān)鍵技術(shù)(如對于無線通信技術(shù)方面的瓶頸分析)，還有對于生物醫(yī)療與集成電路的交叉學科發(fā)展趨勢(如需要更完善的知識結(jié)構(gòu)和傳感技術(shù)完成生物分析檢測等)。
從技術(shù)實現(xiàn)的角度來看，上述醫(yī)療應(yīng)用中有關(guān)的信息工程在醫(yī)療電子領(lǐng)域面臨的根本性問題可分為四個主要方面：
一是數(shù)據(jù)采集。電子電路需要通過傳感器
來感知物理世界。在實際世界中的各種物理量需要首先轉(zhuǎn)換成為電信號，之后才能夠由集成電路進行處理。采用適合類型的傳感器對適合的物理量進行采集，以及與傳感器的接口進行完善的交互控制就顯得尤為重要。
二是數(shù)據(jù)處理。將外界物理量信息提取成電信號后，還需要做初步的信號調(diào)理和采樣、變換、濾波等預處理操作，并將原始數(shù)據(jù)進行存儲或是根據(jù)一定的算法做分析計算。
三是數(shù)據(jù)傳輸。經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)還需要進行傳遞，通過由集總的控制設(shè)備進行數(shù)據(jù)融合后才能夠判斷。它可分為基帶通信和射頻通信，前者大部分是電信號通過有線連接或是通過人體組織等導電介質(zhì)傳輸，后者主要是用無線電磁波通過空氣等介質(zhì)傳輸。
四是能量供應(yīng)。對于一般的醫(yī)療電子設(shè)備而言，體積微型化和工作壽命的延長是矛盾的，因為電源的體積往往與其可提供的能量大小成比例。這樣就需要在進行低功耗、低能耗設(shè)計研究的同時，開發(fā)出新的能量供應(yīng)方式如能量恢復、光電池效應(yīng)、壓電效應(yīng)等，保證醫(yī)療設(shè)備(特別是便攜式、植入式)的續(xù)航能力。
隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的進步，人們對醫(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。同時，高新領(lǐng)域電子技術(shù)的各種治療和監(jiān)護手段越來越先進，也使得醫(yī)療產(chǎn)品突破了以往觀念的約束和限制，在信息化、微型化、實用化等方面得到了長足發(fā)展。
●醫(yī)療電子終端向便攜式發(fā)展。
●醫(yī)療電子市場連續(xù)25年增長，未來將成為半導體市場主要推動力。
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。盡管這兩者都是以健康服務(wù)為最終目的，但是前者主要是有針對性地“對癥下藥”，而后者則更傾向于為一般消費者提供更全面的健康解決方案。龐大的老齡化群體和慢性疾病患者等群體的社會需求，使醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、保健產(chǎn)業(yè)亟須發(fā)展和應(yīng)用新的技術(shù)和產(chǎn)品。
隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，對一些多發(fā)性的慢性疾病、殘疾障礙以及神經(jīng)功能失調(diào)疾病的治療需求越來越迫切，人們的健康意識也普遍增強。特別是在醫(yī)院內(nèi)“一次性治愈”目標很難實現(xiàn)的情況下，新的需求應(yīng)運而生。除了醫(yī)院的診斷設(shè)備，可家用的醫(yī)療及保健電子設(shè)備的需求更加突出，如在疾病預防和協(xié)助診斷、慢性病的長期監(jiān)測及治療、老年人護理等方面。另外，包括慢性疾病的監(jiān)測、控制和治療在內(nèi)，醫(yī)療保健需要同時實現(xiàn)在臨床上的診斷準確性和日常家用的普及性，同時也需要引導人們建立以預防和早期診斷為導向的健康觀念。比如對于盲人、癲癇癥、糖尿病等患者，傳統(tǒng)醫(yī)療護理手段所帶來的長期臨床生活是社會和病人都無法承擔的，而離開了醫(yī)院又會造成生活質(zhì)量的下降。于是醫(yī)療電子終端產(chǎn)品的普遍發(fā)展趨勢將主要是便攜式、穿戴式，某些特殊方面還向植入式發(fā)展，以實現(xiàn)“隨時隨地”的動態(tài)、連續(xù)的檢測和初步診斷?？梢灶A見，在不遠的將來，這些便攜、可穿戴或植入式的醫(yī)療及保健電子設(shè)備將給人類的生活提供極大便利，產(chǎn)生重大的影響。
在世界范圍內(nèi)，醫(yī)療電子市場連續(xù)25年增長，很有可能成為未來半導體市場的主要驅(qū)動力。全球醫(yī)療保健費用每年約為5萬億美元，而中國的醫(yī)療保健則消耗了GDP的5%，平均每年增加38%。特別是從全球醫(yī)用半導體行業(yè)的收入來看，醫(yī)用半導體行業(yè)的幾個主要的部分預計在未來5年內(nèi)年均復合增長率(CAGR)達到10%左右。
而另一份來自Databeans(Sept.2008)的數(shù)據(jù)則預計，在未來5年醫(yī)用集成電路市場的年增長率將高達14%，甚至高于消費類集成電路(11%)和計算機集成電路(9%)的增長?？梢钥闯?，在21世紀醫(yī)用集成電路的重大革新將像上世紀80年代的電子計算機、90年代的移動通信一樣，成為影響全球半導體市場的主要推動力。
世界范圍內(nèi)的醫(yī)療電子市場同時會帶動我國的醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)。比如現(xiàn)階段我國的“銀發(fā)產(chǎn)業(yè)”剛剛起步，根據(jù)中國國家老齡委提供的數(shù)據(jù)，到2010年老年人用品市場需求量將達到10萬億元。而且隨著中國經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展，各方面因素將為“銀發(fā)產(chǎn)業(yè)”蓬勃發(fā)展提供更加強大的動力。在推動經(jīng)濟增長的同時，借助產(chǎn)業(yè)發(fā)展也可以緩解老齡化問題給社會帶來的壓力，使老年人生活質(zhì)量得到提高，身心健康得到保障。
集成化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化的趨勢，都將成為便攜醫(yī)療電子快速增長的催化劑。在便攜醫(yī)療產(chǎn)品中，電子血壓計、便攜血糖儀、電子助聽器等便攜式設(shè)備占到家用便攜產(chǎn)品市場的90%，而便攜式多參數(shù)監(jiān)護儀、便攜式超聲診斷儀、便攜式胎兒監(jiān)測儀、便攜式心電圖儀位居我國醫(yī)用便攜設(shè)備市場前列。此外，基層醫(yī)療機構(gòu)所需的低成本、高可靠性、操作簡單的X光機、超聲診斷儀、核磁共振設(shè)備和計算機斷層掃描設(shè)備的市場容量也將大幅提升。而這些產(chǎn)品所涉及的智能化、小型化、低功耗、高分辨率的技術(shù)都備受關(guān)注。
IC技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用
●四種類型的應(yīng)用需要IC技術(shù)來實現(xiàn)智能、小型化的目標。
●未來醫(yī)療電子應(yīng)用領(lǐng)域中集成電路技術(shù)的研究熱點將在8個方面。
集成電路技術(shù)在醫(yī)療電子領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用非常廣泛，大致可分為下述四種不同的應(yīng)用類型：
1.醫(yī)學影像———這一類型包括超聲波、計算機化的X射線斷層掃描(CT)、核磁共振成像(MRI)、X射線、正電子發(fā)射斷層顯像等。
2.醫(yī)療儀器———主要是實驗室配套電子設(shè)備、透析機、分析儀器、外科手術(shù)設(shè)備、牙科設(shè)備等。
3.消費型醫(yī)療設(shè)備———偏重于患者(可家用，非臨床)使用的終端設(shè)備，包括數(shù)字體溫計、血糖計、血壓計、胰島素泵、心率計、輔助聽力(數(shù)字助聽)等。
4.診斷、患者監(jiān)護與治療設(shè)備———協(xié)助醫(yī)生判斷(主要是臨床使用)的相應(yīng)設(shè)備，包括心電圖、腦電圖、血氧計、血壓計、溫度計、呼吸計、除顫器、植入設(shè)備等。
這四種類型基本涵蓋了醫(yī)療電子領(lǐng)域的各種應(yīng)用。其中后兩類，特別是消費型醫(yī)療設(shè)備尤其需要通過先進的集成電路技術(shù)來達到智能化、小型化、低功耗、高分辨率等目標。
通過便攜、可穿戴或植入式的設(shè)備，可以實現(xiàn)人體相關(guān)體征信號的動態(tài)采集和連續(xù)監(jiān)測。而智能化、低成本的設(shè)備可用于醫(yī)院、家庭和其他非醫(yī)院環(huán)境，并通過網(wǎng)絡(luò)接入等技術(shù)實現(xiàn)遠程醫(yī)療，這樣可以更合理地配置醫(yī)療資源，提供更高水平的醫(yī)療服務(wù)，同時減緩醫(yī)院就診壓力。普及后還可供大范圍內(nèi)的人群使用：如病人用來治療、健康人用來預防、老年人用于輔助護理、年輕人用于鍛煉健身等等，它可提供早診治的信息，具有對人體最小干預(無創(chuàng)/微創(chuàng))的特點等等。
圍繞以上四種類型的醫(yī)療電子應(yīng)用中日益凸顯的關(guān)鍵技術(shù)問題，世界上集成電路領(lǐng)域最權(quán)威的會議———國際固態(tài)電路會議(ISSCC)的技術(shù)專題委員會在2009年預測了在未來醫(yī)療電子應(yīng)用領(lǐng)域中集成電路技術(shù)的研究熱點，這些熱點包括以下幾個方面。1.人工輔助聽覺、視覺、無線肌肉刺激、神經(jīng)刺激，這類研究重點在于需要對人體安全無危害，包括和人體組織的電極接觸界面、泄漏電流檢測、過熱斷電等。同時還要求系統(tǒng)的可靠性、外殼包裝、集成度和工作壽命等。2.傳感量、生物分子檢測(如DNA等)、神經(jīng)感知、集成核磁共振等。3.超小型，遙控或遠程診斷。4.自適應(yīng)控制的場景分析與管理方法等。5.無線測量技術(shù)中的瓶頸，如數(shù)據(jù)流壓縮、拓寬頻道等。6.帶有馬達和姿態(tài)控制的智能內(nèi)窺鏡膠囊。7.pH值的測量陣列(離子敏感的場效應(yīng)管，ISFET)。8.其他系統(tǒng)級需求。[!--empirenews.page--]
在這些預測的研究熱點中，既有針對某一種具體應(yīng)用提出了更進一步的功能研究(如用于腸胃內(nèi)窺鏡中的馬達和姿態(tài)控制)，也有對從應(yīng)用中提煉出的共性關(guān)鍵技術(shù)(如對于無線通信技術(shù)方面的瓶頸分析)，還有對于生物醫(yī)療與集成電路的交叉學科發(fā)展趨勢(如需要更完善的知識結(jié)構(gòu)和傳感技術(shù)完成生物分析檢測等)。
從技術(shù)實現(xiàn)的角度來看，上述醫(yī)療應(yīng)用中有關(guān)的信息工程在醫(yī)療電子領(lǐng)域面臨的根本性問題可分為四個主要方面：
一是數(shù)據(jù)采集。電子電路需要通過傳感器
來感知物理世界。在實際世界中的各種物理量需要首先轉(zhuǎn)換成為電信號，之后才能夠由集成電路進行處理。采用適合類型的傳感器對適合的物理量進行采集，以及與傳感器的接口進行完善的交互控制就顯得尤為重要。
二是數(shù)據(jù)處理。將外界物理量信息提取成電信號后，還需要做初步的信號調(diào)理和采樣、變換、濾波等預處理操作，并將原始數(shù)據(jù)進行存儲或是根據(jù)一定的算法做分析計算。
三是數(shù)據(jù)傳輸。經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)還需要進行傳遞，通過由集總的控制設(shè)備進行數(shù)據(jù)融合后才能夠判斷。它可分為基帶通信和射頻通信，前者大部分是電信號通過有線連接或是通過人體組織等導電介質(zhì)傳輸，后者主要是用無線電磁波通過空氣等介質(zhì)傳輸。
四是能量供應(yīng)。對于一般的醫(yī)療電子設(shè)備而言，體積微型化和工作壽命的延長是矛盾的，因為電源的體積往往與其可提供的能量大小成比例。這樣就需要在進行低功耗、低能耗設(shè)計研究的同時，開發(fā)出新的能量供應(yīng)方式如能量恢復、光電池效應(yīng)、壓電效應(yīng)等，保證醫(yī)療設(shè)備(特別是便攜式、植入式)的續(xù)航能力。
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