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醫療創新趨于個性化-由半導體技術推動

作者:安森美半導體醫療及無線部業務營銷Steven Dean時間:2019-04-10來源:安森美半導體醫療收藏

半導體是日常使用的眾多創新電子設備的核心。尤其在醫療健康技術領域更是如此,它們結合先進的低功耗(甚或無電源)傳感器和聯接方案。把這些技術與物聯網(IoT)的便利和普及相結合,促成醫療市場領域迅速上升的趨勢。

本文引用地址:http://www.ghlhk.icu/article/201904/399371.htm

市場估計,未來五年,醫療應用的增長將近10%,部分由對醫療成像和醫院設備的需求推動。但增長最快的領域是便攜式設備,包括可穿戴技術和非處方藥方案,如“助聽器(hearables’)”。在人口老齡化、移動化、更注重健康的背景下,能夠在家中和工作中監測健康的便利正推動著越來越大的需求。

醫療市場推動力和應用

隨著醫學的進步,新的測試被開發出來,通常由新的設備所支持甚或促成。超聲波和CAT掃描儀等設備支持對病人進行非侵入性評估,從而降低風險和成本。在有必要進入病人體內處,有新一代可植入設備,包括心臟除顫器和起搏器,以及可注射的監測器,乃至可以無線傳輸數據或圖像的可吸收電子設備。

在市場的“非處方藥”端,可穿戴健身追蹤器讓用戶更加了解其基本功能和活動水平,并采用更好的生活方式。測量和傳達臨床數據而不是活動數據的可穿戴設備,在市場上不斷涌現,以支持對各種常見疾病的監測和治療。同時,稱為“助聽器”的設備正在進入可直接訪問的在線或實體零售市場,帶來了前所未有的功能水平。

推動醫療市場的因素有很多;在大多數地區,人們的壽命通常更長,因此,總體人口在老齡化。這只是導致發病率上升的一個因素,而心臟病、糖尿病和哮喘等慢性病,需要對患者進行定期監測。監測趨于在醫院和醫生辦公室以外進行,部分原因是我們繁忙的現代生活,需要將必要的監測納入我們的工作和旅行日程。這也是由成本驅動的;病人使用創新的電子設備,在家自己就可以監測,這費用比在醫院花錢請醫療專業人員監測要便宜得多。

技術推動的醫療方案

尤其是在新的、增長更快的便攜式醫療領域,包括可穿戴設備和助聽器,成功的方案有賴于功能、便攜性和低功耗運行的結合。無線通信的能力是另一個關鍵特性,因為這些超小型設備尺寸小,又沒有電力資源來添加觸覺接口或顯示器。藍牙低功耗等短距離通信技術支持醫療設備利用移動設備(如智能手機和平板電腦)的屏幕作為接口及接收數據,并通過IoT向更廣泛的世界提供極重要的聯接。

器件技術特別是半導體的最新進展,已反映出這些趨勢,及增加的功能、減小的尺寸和更低的功耗是重要和常見的主題。雖然醫療行業在推動這些變革的說法具有爭議性,但這些變革在推動醫療行業確是事實。器件和半導體技術的最新創新使得能夠開發現代消費者需要的醫療設備,并使消費者能夠從中獲得巨大益處。其實在很大程度上,半導體創新的步伐正在推動醫療設備創新的步伐。

雖然可穿戴設備和助聽器很小,但它們仍然是完整的系統,結合處理能力、內存、外設、傳感器和通信以及使系統正常運行所必需的分立器件。這些常被忽視的小器件通常也提供電路保護,而且在許多方面,與更精密的器件一樣重要。

半導體是專注于便攜式醫療設備之器件和技術的典范,提供廣泛的產品和支援服務,如專門針對這一市場的開發環境和工具,包括提供高度集成、高能效方案的極其緊湊的系統單芯片(SoC)。

半導體的藍牙5認證的無線電RSL10系列。RSL10提供超低功耗互聯,接收功耗僅7 mW,在睡眠模式下功耗可忽略不計,僅62.5 nW。

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圖1:RSL10 為微型醫療設備提供超低功耗互聯

這些數字意味著兩次充電之間間隔的時間更長,即使在使用非常小的電池時也是如此。

RSL 10只需要約10個外部器件來支持一個完整的方案,且占位僅5.50mm2,易于納入最小的醫療設備如助聽器中。

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圖2:精密的可穿戴設備將大量技術打包到非常小的空間中

為更易于導入設計,RSL10可作為一個完整的、系統級封裝(SiP)方案,把天線、RSL10無線電SoC和所有無源器件集成在一個微型方案中。

通過智能手機和平板電腦等設備聯接到互聯網,可以使用應用程序配置如助聽器之類的超小型設備,以及為這些設備提供基于云的管理和臨床支持。它還提供接入重要的空中固件(FOTA)更新,以便于添加額外的特性和功能到已在使用的設備。

如果確保微型醫療設備是高能效的和聯接是重要的,那么確保它們不受外部電干擾的損害至關重要,尤其是對于如心電圖(ECG)、自動體外除顫器(AED)和起搏器等設備。在便攜式/可穿戴設備中,由于電干擾導致的故障風險被提高,因為它們可能用于未知和不斷變化的公共環境中。這里,如多通道瞬態浪涌抑制器(TSS)之類的器件具有重要的作用。

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圖3:簡單的器件(如TSS)為關鍵設備(如起搏器)提供必要的保護

這些微型器件安裝在醫療設備的輸入信號線上,并提供多達10個通道的電氣保護,確保該設備最可靠地發揮預期的功能。

總結

隨著人口老齡化,壽命比前幾代人長很多年甚至幾十年,創新的聯接的便攜式或可穿戴保健產品變得更加重要。適合忙碌的、移動的現代生活方式的醫療監控可以在極小的封裝中提供更多的功能,同時僅消耗毫瓦甚至納米瓦級的功率。

這些現代設備需要能夠測量、處理和通信,挑戰設計人員在僅僅幾平方毫米的PCB占位提供全集成的系統。至關重要的是,這些器件不僅要可靠,還要提供消費者所需的功能和使用壽命。最近在器件技術方面,特別是在先進的小型化和高度集成的半導體領域的創新,正在推動這一快速發展市場領域的步伐。簡而言之,技術進步正在把病人需要的設備變成他們想要的設備。



關鍵詞: 醫療電子 安森美

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