便攜與無線將成為醫(yī)療電子技術新趨勢

　便攜化趨勢的多層面意義

　　便攜化已逐漸成為醫(yī)療電子市場的發(fā)展方向之一。消費類市場對移動產(chǎn)品的要求主要為滿足用戶的使用體驗，便攜性在醫(yī)療產(chǎn)品市場的作用與消費類基本相同，目的依然是給患者和醫(yī)護人員更便利和有效的操作手段；但另一方面，除了使用方便以外，對于政府開支和社會福利也有更深層的意義。

　　ADI（Analog Devices Inc.）公司高速轉(zhuǎn)換器部門高級應用工程師Rob Reeder說，便攜性的趨勢使許多“高端”特征降級為典型的低端或便攜的特征。一般來說，這一趨勢隨著工業(yè)和電子行業(yè)的技術進步而發(fā)展。由于這些進步已將器件的體積、功耗和性能指標推到極限，因此日益增長的要求是將便攜式設備從低端系統(tǒng)變?yōu)楦叨讼到y(tǒng)。拿超聲儀器來說，高端超聲系統(tǒng)是非常昂貴的，并且依賴于應用和市場需求進行不同的劃分。盡管超聲系統(tǒng)作為臨床醫(yī)療和預防性維護工具已逐漸為人們所了解，但是最初的使用率還是較低的，這是因為便攜式超聲系統(tǒng)的成本不僅包括用于采購成本，而且也包括對新用戶進行培訓的成本；但隨著遠期效益完全超過成本代價時，便攜式超聲系統(tǒng)將日益普及。

　　在便攜醫(yī)療電子設計方面，TI認為，無論是開發(fā)血糖儀、數(shù)字血壓計、血氣（Blood Gas）計、數(shù)字脈搏/心率監(jiān)測儀，或是數(shù)字體溫計，都會涉及到五個系統(tǒng)層面的模塊：電源/電池管理、控制及數(shù)據(jù)處理、傳感器輸入的放大及A/D轉(zhuǎn)換、若干類型的顯示以及傳感器單元本身。一般來說，以上設備均為電池驅(qū)動、微控制器控制的手持設備，并采用不同的生物傳感器（Bio-Sensor）進行測量。但很明顯，由于儀表類型及特性設定對傳感、處理及信息顯示的要求不同，這些模塊實際實現(xiàn)的拓撲結構也會有很大差異。源于延長電池使用時間的需求和使用者對其健康狀況了解的迫切性，醫(yī)療儀器主要設計考慮因素為超低功耗、高效率，以及短時間響應的高精度。額外的要求也將帶來更多的需要，如額外的內(nèi)存以支持歷史波形（Historical Profiling）的紀錄，電纜線或無線接口以用于將數(shù)據(jù)上載至家用、醫(yī)生辦公室內(nèi)的計算機或是訪問傳感器，甚至可能要求音頻反饋以用于簡單的良好/不良好指示或是更為復雜的逐步使用說明。添加此類特性而不增加功耗是對此類應用的重大挑戰(zhàn)。TI終端設備市場營銷經(jīng)理Jonathan BeaRField認為，便攜式醫(yī)療設備在設備本身和內(nèi)部的電路兩方面給產(chǎn)品設計帶來了新挑戰(zhàn)。而且從技術以外的更宏觀的角度講，便攜推動的醫(yī)療技術變革對整個社會和經(jīng)濟都有一定影響。比如政府和一些醫(yī)療機構非常支持便攜技術的推行，他們希望醫(yī)療電子設備能給用戶在監(jiān)控自身健康方面有更多的自由度，因為醫(yī)院如果能對病人實行遠程監(jiān)控和管理，則必然會減輕社會對更多病房和醫(yī)護人員的需求，相關政府開支就可以節(jié)省下來。

　　無線技術帶來高效管理模式

　　伴隨便攜趨勢而來的必然是對無線功能的追求，實現(xiàn)設備的無線接入除了能更有效的擴展產(chǎn)品便攜化帶來的便利、靈活的體驗，另一方面也使醫(yī)療機構的各項管理實現(xiàn)了更高的效率。

　　愛爾蘭高威國立大學信息技術系研究人員認為，無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）技術可使醫(yī)療儀器更有效地發(fā)揮作用。目前WSN在醫(yī)療方面的應用已不限于僅用RFID實現(xiàn)定位或系統(tǒng)登入，許多醫(yī)療儀器，例如常用的生命體征監(jiān)測儀、輸液泵、呼吸機等發(fā)送的數(shù)據(jù)都可以通過WSN與醫(yī)院的中央管理系統(tǒng)實現(xiàn)無線整合。電子儀器的統(tǒng)一管理也可使醫(yī)療機構既有的投資得到保護；同時，具有Ad-hoc網(wǎng)絡特性的WSN可使兼容的醫(yī)療儀器隨意添加到網(wǎng)絡中，醫(yī)療數(shù)據(jù)的收集可具備更高的準確度，病人或病床的移動也能更方便地實現(xiàn)記錄和更新，給醫(yī)療機構帶來更簡潔的管理方式。病人的位置和某些身體狀況可被隨時確定，其信息的隱私性也可得到充分保證。

　　醫(yī)療器械也給WSN的構架提出了許多較高的要求，首先醫(yī)用儀器關系到病人和用戶的生命和健康，因此WSN所用的元件必須無害，而且對其他的醫(yī)用設備也不能有任何干擾；另一方面對于WSN產(chǎn)品來說也需要有極高的可靠性、自組織性，和抗干擾性。

　　MEMS：未來的主流技術

　　MEMS是微機電系統(tǒng)（Micro Electro-Mechanical Systems）的縮寫，指極微小尺度（通常為0.001mm ~ 0.1mm）上的電子和機械技術。MEMS技術可有效降低產(chǎn)品尺寸并同時增強功能，其概念在技術上能夠?qū)崿F(xiàn)之前就已廣為人知。美國物理學家Richard Feynman在其1959年發(fā)表的著名講座《Theres Plenty of Room at the Bottom》中就討論了原子尺度的工程技術，如高密度集成電路及其應用等。當用于生產(chǎn)電子元器件的半導體生產(chǎn)加工技術被改造并用于MEMS之后，其生產(chǎn)和 應用開 始 變 得 普 及 。

目前醫(yī)療領域為MEMS技術的演進和應用提供了動力。咨詢機構A. M. Fitzgerald & Associates公司的Alissa Fitzgerald認為，MEMS在醫(yī)學方面十分具有吸引力，可用于微流體（Micro-fluidic）系統(tǒng)、微型胰島素泵、動脈瘤壓力傳感器（Aneurysm pressure sensor）、微型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)等微型器件的設計制造；也可在視網(wǎng)膜修補等應用中發(fā)揮作用。In-Stat認為，當全球人口老齡化趨勢日趨明顯的今天，與糖尿病和心血管等疾病相關的保健問題使醫(yī)療電子市場變成了對MEMS技術極具吸引力的領域；此外，MEMS已經(jīng)開始為這些問題提供十分有效的解決方案，但其在醫(yī)療電子領域仍然不太可能造成十分巨大的影響，而會一直保持較低調(diào)的態(tài)勢。

　　許多科研機構已經(jīng)開始了尖端MEMS醫(yī)療產(chǎn)品的研發(fā)。美國國家航空航天局（NASA）正在開發(fā)基于MEMS技術的醫(yī)用傳感器，其不但可用于普通的醫(yī)療領域，還可適用于外層空間站內(nèi)的特殊環(huán)境。該技術主要用于血壓測量，特別是充血性心力衰竭；腦水腫（高腦壓）患者體內(nèi)的流體狀況監(jiān)控，另外還有用于輔助藥物輸送的方案。NASA 的醫(yī)用系列MEMS傳感器根據(jù)某壓力傳感器的核心方案而設計，通過晶圓溶解工藝制造。設計方案為無線可植入式，但不需要電池作為能源驅(qū)動，電源主要來自一個手持無線電發(fā)射器，可以在最長6英寸（約15cm）的距離上實現(xiàn)對傳感器的供電和控制。
    醫(yī)療電子目前已成為低迷的半導體行業(yè)的新亮點，似乎給IC業(yè)帶來一劑良藥，讓便攜、移動、無線等曾經(jīng)風靡一時的技術和應用在新的市場重新煥發(fā)活力。許多半導體廠商在數(shù)年前就已預測到醫(yī)療市場的巨大潛力而紛紛開始了相關的研發(fā)和市場培養(yǎng)。由于醫(yī)療電子市場帶來的廣闊空間，除了讓該領域的傳統(tǒng)大廠繼續(xù)維持和擴大自己的盈利，還培養(yǎng)了一批新的市場參與者。
非常感謝“羅加剛”的投稿!