醫(yī)療電子市場(chǎng)：讓關(guān)愛(ài)與科技共同延伸

區(qū)別于任何一項(xiàng)電子技術(shù)，醫(yī)療電子是一個(gè)全社會(huì)共同關(guān)注的話題。IBM最新的廣告宣傳稱，未來(lái)30%的數(shù)據(jù)容量來(lái)自于醫(yī)療信息。而IDC預(yù)計(jì)，到2011年世界上將產(chǎn)生1800,000,000TB數(shù)據(jù)，也就是1.8ZB，這其中的30%意味著每年產(chǎn)生的醫(yī)療信息將超過(guò)5ZB的容量，如何搜集和處理這些數(shù)據(jù)，無(wú)疑是未來(lái)醫(yī)療電子產(chǎn)品必須考慮的問(wèn)題。

關(guān)愛(ài)如何延伸

如此大的醫(yī)療信息規(guī)模無(wú)疑催生著醫(yī)療電子市場(chǎng)的升溫，并且在這個(gè)經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響整個(gè)行業(yè)的特殊時(shí)期廣受半導(dǎo)體廠商關(guān)注，如果IBM的預(yù)言屬實(shí)，醫(yī)療電子甚至有潛質(zhì)超越通信和PC成為半導(dǎo)體最大的應(yīng)用領(lǐng)域。全球醫(yī)療電子市場(chǎng)的熱鬧，一方面得益于電子技術(shù)的進(jìn)步，另一方面受到以下一些社會(huì)變革所影響：(1)人口老齡化，世界老年人口比例從20年前的11%增加到2007年的20%。(2) 人們生活水平提高帶來(lái)的對(duì)健康的關(guān)注度提升，人們對(duì)于增進(jìn)健康照顧的期望持續(xù)增加。(3)保險(xiǎn)公司和雇主在醫(yī)療開(kāi)銷的支付和保險(xiǎn)范圍逐漸消減，但受保人或病患需繳納的醫(yī)療保健費(fèi)用卻日益增加。(4)科技的進(jìn)步讓一些輕微的疾病可在家庭內(nèi)部進(jìn)行早期分析、預(yù)防與治療，遠(yuǎn)比去醫(yī)院便捷廉價(jià)。

隨著客觀環(huán)境的演變與人們保健觀念的變革，醫(yī)療電子將呈現(xiàn)以下幾種發(fā)展趨勢(shì)。

首先，原來(lái)只有在大醫(yī)院使用的大型醫(yī)療設(shè)備將呈現(xiàn)小型化、低成本化以及更便于使用等發(fā)展趨勢(shì)，以適應(yīng)基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)建設(shè)的需求。另一方面，大型設(shè)備正在向更高的性能發(fā)展，通道密度和速度更高，這不僅有助于更好地進(jìn)行診斷，還能提高設(shè)備的使用效率，既給醫(yī)院帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益又樹(shù)立了良好的形象。由于消費(fèi)者對(duì)醫(yī)療保健服務(wù)有了更高的需求，對(duì)于替代2D單色圖像設(shè)備的高分辨率和3D成像應(yīng)用的需要將更為強(qiáng)烈。

其次，為了適應(yīng)醫(yī)療體系的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，互聯(lián)的數(shù)據(jù)平臺(tái)變得非常重要。數(shù)據(jù)平臺(tái)涉及對(duì)兩項(xiàng)技術(shù)的要求：通信和數(shù)據(jù)格式。只有建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)療設(shè)備之間以及與其他信息源之間才能實(shí)現(xiàn)互操作。在這方面，業(yè)界成立了一個(gè)名為Continua Health Alliance的產(chǎn)業(yè)組織，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)選擇、互用性指南的編寫等工作。此外，隨著醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展，很多原來(lái)被認(rèn)為是醫(yī)療行業(yè)邊緣產(chǎn)業(yè)的例如與家用保健系統(tǒng)相關(guān)的保險(xiǎn)業(yè)也將越來(lái)越多的參與到醫(yī)療事業(yè)的建設(shè)中來(lái)。但是，由于目前尚未實(shí)現(xiàn)廣泛的互操作性，因此對(duì)于醫(yī)療體系及信息技術(shù)行業(yè)而言，這是一項(xiàng)新興的發(fā)展目標(biāo)。

再次，隨著人口老齡化問(wèn)題的加劇，家用監(jiān)護(hù)式的應(yīng)用也是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。除了現(xiàn)在已經(jīng)有較多應(yīng)用的家用血糖、血壓檢測(cè)外，預(yù)計(jì)未來(lái)心電圖等設(shè)備也將走入家庭，這會(huì)有更多的參與者進(jìn)來(lái)，也會(huì)開(kāi)拓出不同的業(yè)務(wù)模式。特別是測(cè)量血糖、血壓等的便攜式設(shè)備，能夠在家中方便地提供健康監(jiān)測(cè)并提供預(yù)防性措施。這將會(huì)導(dǎo)致對(duì)低功耗低成本便攜醫(yī)療電子設(shè)備的強(qiáng)勁需求。

最后，在全球市場(chǎng)，科學(xué)家和商業(yè)企業(yè)近年來(lái)在生物醫(yī)療領(lǐng)域投入巨資，這也是高性能高可靠性醫(yī)療電子設(shè)備增長(zhǎng)的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。Maxim醫(yī)療電子市場(chǎng)總監(jiān)John Di Cristina強(qiáng)調(diào)，醫(yī)療設(shè)備研發(fā)的趨勢(shì)是逐步“接近”病人，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一個(gè)是診斷測(cè)試設(shè)備從臨床實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入醫(yī)生辦公室或病床邊;另一方面是家庭監(jiān)護(hù)設(shè)備的普及。這一發(fā)展趨勢(shì)能夠?yàn)椴∪藥?lái)諸多好處，不僅改善醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量、減少病人花費(fèi);而且，醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀器進(jìn)入家庭，病人足不出戶即可了解自己的健康狀況，無(wú)需頻繁地出入醫(yī)院。為了滿足這些需求，需要減小設(shè)備尺寸，有些情況下還要求設(shè)備具有便攜性，此外，還需要具備連接或數(shù)據(jù)傳輸功能，將患者的數(shù)據(jù)發(fā)送到衛(wèi)生保健中心。

科技如何應(yīng)對(duì)

醫(yī)療設(shè)備正在給家庭醫(yī)療保健市場(chǎng)帶來(lái)一場(chǎng)革命，使人們不必離開(kāi)住處就可以診斷各種健康狀況。對(duì)于家用醫(yī)療設(shè)備，主要的挑戰(zhàn)包括：尺寸(便于攜帶)、功耗(電池使用時(shí)間更長(zhǎng))、易用性(智能設(shè)備)、網(wǎng)絡(luò)(由?？漆t(yī)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等)和成本(對(duì)于終端用戶來(lái)說(shuō)價(jià)格可接受)。技術(shù)進(jìn)步使便攜式自助醫(yī)療保健系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)，這類系統(tǒng)幫助人們監(jiān)測(cè)諸如血壓、血糖和體溫等生命體征。家庭醫(yī)療監(jiān)察和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使人們能夠控制自己的健康狀況，不過(guò)這些醫(yī)療設(shè)備必須在最重要的時(shí)刻快速、高效地工作。隨著便攜式醫(yī)療傳感器的發(fā)展，就非侵入式護(hù)理而言，更長(zhǎng)的電池壽命和更小的外形尺寸變得更關(guān)鍵了。需要小的解決方案尺寸和低功耗的醫(yī)療設(shè)備的例子包括：血液分析系統(tǒng)、脈動(dòng)血氧計(jì)、數(shù)字 x 射線和數(shù)字體溫計(jì)等。

為幫助系統(tǒng)制造商克服這些挑戰(zhàn)，半導(dǎo)體制造企業(yè)需要在以下方面幫助他們解決這些挑戰(zhàn)：信號(hào)調(diào)理產(chǎn)品，如放大器/轉(zhuǎn)換器/處理器(包括集成解決方案);電源解決方案;有線/無(wú)線通信解決方案(藍(lán)牙、SIM收發(fā)器等)。所有這些都非常關(guān)鍵。為提供這些解決方案，半導(dǎo)體制造商需要建立強(qiáng)的核心技術(shù)，而且還需要具有良好的系統(tǒng)理解能力，因?yàn)檫@有助于他們?cè)O(shè)計(jì)出滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。

半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展迅速，其工藝技術(shù)不斷更新。然而，新技術(shù)投資越來(lái)越昂貴，特別是從90nm 到 65nm，再到45nm/40nm。由此帶來(lái)的挑戰(zhàn)是保持成本足夠低的情況下為醫(yī)療電子行業(yè)提供新技術(shù)。 面對(duì)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重用的平臺(tái)。這將可以降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和投資成本并縮短開(kāi)發(fā)周期，從而加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程。賽靈思公司亞太區(qū)市場(chǎng)及應(yīng)用總監(jiān)張宇清認(rèn)為，內(nèi)嵌處理器的FPGA非常合適作為醫(yī)療電子系統(tǒng)中的高度整合的一體化系統(tǒng)核心。例如賽靈思的Virtex-5 FXT平臺(tái)提供兩個(gè)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的PowerPC 440處理器模塊，加上高性能DSP和高速SesDes，對(duì)于需要高分辨率圖像處理、高性能數(shù)據(jù)分析、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備開(kāi)發(fā)非常理想，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在醫(yī)療系統(tǒng)中，包括PCI express接口、SATA接口，以太網(wǎng)接口;高速數(shù)據(jù)緩存和高速查表;高性能濾波器、Beamforming(波束)、FFT和其他核心算法;ADC/DAC接口和各種復(fù)雜控制;圖像處理和顯示。低成本FPGA例如Spartan-3/3A/3E/3AN系列，以及CoolRunner CPLD產(chǎn)品更是廣泛地用在所有醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，包含便攜式的醫(yī)療設(shè)備，例如便攜超聲設(shè)備和各種手持終端。采用賽靈思FPGA，開(kāi)發(fā)人員還可以集成自己開(kāi)發(fā)的專用IP。

有些醫(yī)療測(cè)量需要模擬電路連續(xù)運(yùn)行，每秒鐘有成千上萬(wàn)、甚至成百萬(wàn)個(gè)讀數(shù)。還有些應(yīng)用每天僅需要一個(gè)讀數(shù)。就這些非經(jīng)常性的測(cè)試而言，模擬電路只須加一次電，進(jìn)行測(cè)量，然后在一天的其余時(shí)間里處于空閑狀態(tài)，運(yùn)行在低功率“休眠”模式。IC 必須提供低功率休眠或打盹模式，以在休眠時(shí)實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行。

Maxim John Di Cristina介紹，家庭監(jiān)護(hù)設(shè)備通常采用電池供電，用于這類醫(yī)療儀器的IC需要具備低功耗、小尺寸和高集成度。對(duì)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)IC的要求是成像處理的通道數(shù)越來(lái)越多，性能的提高需要占用更寬的頻帶，而另一方面還需考慮系統(tǒng)功耗的限制，這為便攜式醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。為此，Maxim根據(jù)用戶的特定要求提供小尺寸、低成本、高性能(低噪聲、寬帶等)解決方案，針對(duì)個(gè)人便攜式監(jiān)護(hù)產(chǎn)品提供完備的模擬前端;對(duì)于超聲成像設(shè)備，提供高度集成并具有優(yōu)異性能的低功耗模擬接收器件以及用于發(fā)送通道的高壓產(chǎn)品，另外，根據(jù)用戶要求，Maxim還將推出診斷、監(jiān)控IC，不斷提升用戶最終產(chǎn)品的使用價(jià)值。

醫(yī)療設(shè)備的一個(gè)大問(wèn)題是，它們的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)可能常?；ㄙM(fèi)數(shù)年時(shí)間，用大量時(shí)間進(jìn)行臨床試驗(yàn)和辦理審批手續(xù)。醫(yī)療設(shè)備制造商必須確保他們?cè)O(shè)計(jì)中使用的產(chǎn)品能得到 IC 制造商的無(wú)限期支持，因?yàn)槿魏卧O(shè)計(jì)更改可能都需要重新取得合格證、導(dǎo)致產(chǎn)品推遲交付并極大地增加成本。IC 的可靠性當(dāng)然是極為重要的，但是，同樣重要的是，能夠可靠地供應(yīng)產(chǎn)品。關(guān)于產(chǎn)品淘汰，凌力爾特(Linear)混合信號(hào)產(chǎn)品產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Alison Steer介紹，該公司有一個(gè)非常穩(wěn)定的策略，盡自己所能做每一件事情，以持續(xù)支持已投產(chǎn)器件。諸如核磁共振成像(MRI)和數(shù)字X射線成像等診斷成像系統(tǒng)在成像方面不斷取得顯著進(jìn)步，使得放射診斷的準(zhǔn)確度不斷改進(jìn)。高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)位于這些接收器系統(tǒng)的核心部位，它們的性能決定了最大可實(shí)現(xiàn)的分辨率。高分辨率 ADC 提供更高的對(duì)比度，可為用戶產(chǎn)生詳細(xì)的圖像。Linear雙通道高速 ADC 系列提供業(yè)界最低的通道至通道串?dāng)_(-110dB)，被用來(lái)提高電動(dòng)外科工具等精密醫(yī)療設(shè)備的冗余度。

　另一個(gè)未來(lái)的趨勢(shì)是，就貴重的醫(yī)療設(shè)備而言，便攜性是在醫(yī)院環(huán)境中提高效率、降低庫(kù)存成本的必要條件。現(xiàn)在，以太網(wǎng)供電(PoE)正在給便攜式設(shè)備帶來(lái)很多好處，因?yàn)橐蕴W(wǎng)供電在單對(duì)雙絞電纜(通常為 CAT5)上同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和提供電力，從而最大限度地減少了雜亂無(wú)章的電纜，并使設(shè)備易于搬遷。因?yàn)?CAT5 供貨穩(wěn)定，而且不需要電工安裝，配線安裝也不昂貴，因此使得搬遷設(shè)備很容易，維護(hù)和檢修也很方便。此外，PoE 能夠非常容易地為遠(yuǎn)程地點(diǎn)供電和管理遠(yuǎn)程地點(diǎn)，同時(shí)，通過(guò)將電池放置在同一個(gè)地點(diǎn)集中控制，可以經(jīng)濟(jì)地提供備用電源。設(shè)備電源可以遠(yuǎn)程循環(huán)，以加載固件或復(fù)位設(shè)備。

最容易忽視的是，醫(yī)療設(shè)備具有其獨(dú)特的要求。除了更長(zhǎng)的壽命周期和更嚴(yán)格的可靠性外，還要符合許多特殊標(biāo)準(zhǔn)，諸如IEC60601-1和IEC60601-2(如電流隔離)。據(jù)ADI公司亞太醫(yī)療事業(yè)資深業(yè)務(wù)經(jīng)理周文勝介紹，ADI在滿足醫(yī)療應(yīng)用的產(chǎn)品長(zhǎng)壽命周期上具有長(zhǎng)期的傳統(tǒng)和清晰的策略，采用非常嚴(yán)格的質(zhì)量控制過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可靠性。對(duì)于如IEC60601-1標(biāo)準(zhǔn)要求的電流隔離這樣的醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)，ADI開(kāi)發(fā)出了iCoupler系列產(chǎn)品來(lái)對(duì)數(shù)字信號(hào)或電源進(jìn)行隔離。最新的產(chǎn)品是全球首款單封裝USB隔離器ADmM4160，它可以實(shí)現(xiàn)病人與設(shè)備之間的隔離。ADI在一年多以前成立了醫(yī)療團(tuán)隊(duì)，推動(dòng)醫(yī)療電子業(yè)務(wù)的發(fā)展。一方面繼續(xù)加大通用器件的投資，提高器件的精度，滿足醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展需求;同時(shí)也對(duì)隔離芯片和MEMS等前沿技術(shù)進(jìn)行投入，滿足未來(lái)醫(yī)療電子設(shè)備的需求。另一方面，提供更高集成度的方案。如針對(duì)CW(連續(xù)波)和PW(脈沖波)多普勒超聲推出了八通道超聲接收器AD9276和AD9277，在單個(gè)芯片中集成了CW多普勒信號(hào)處理的增益、濾波、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和解調(diào)功能的芯片，以滿足從日常產(chǎn)前保健到高級(jí)心臟成像等越來(lái)越復(fù)雜的診斷要求。

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