医疗电子：个人保健与医用设备齐发展
发布时间：2015-12-14 15:13
发布者：designapp
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摘要：人口老龄化加剧、医疗保健电子普及以及物联网应用蓬勃的发展促进了医疗电子行业快速前进。未来，医疗电子将会面临着，尺寸大小、续航长短、安全、连接性等问题。本文基于医疗电子行业内的企业，着重分析未来发展趋势。 赛迪顾问中国医疗保健电子市场发展现状与趋势 2014年，中国医疗保健电子市场保持着高速的发展，主要由于基层医疗卫生服务体系更加完善，公共卫生服务和食品药品安全管理力度不断加大。同时，区域卫生、公共卫生平台及大型医院的信息系统持续升级，新兴ICT技术扩大应用范围。2014年，中国医疗保健电子市场规模达到992.7亿元，同比增长26.3%。  目前中国医疗保健电子市场依然是医用设备占主要地位。2014年，医用医疗保健电子产品占整个市场的近70%，增长速度高达28.5%，其中，扫描仪、磁共振仪、高档超声波诊断仪器等产品仍是主流产品。而家用医疗保健电子产品市场规模远低于后者，市场主要被便携式医疗保健电子产品占领。随着居民健康意识的逐渐增强，家用医疗保健电子产品市场规模呈现强劲增长态势，但由于家用医疗保健电子的消费电子特性使得这类产品平均售价下滑较快，特别体现在电子血压计、电子体温计、血糖仪这三类主打产品上更为明显，从而也在一定程度上抑制了家用医疗产品市场规模的增速。 远程医疗继续快速发展。随着全社会智能终端的普及以及医疗机构信息化基础设施建设的不断深入，医院以及消费者随时随地获取医疗信息的需求愈发强烈，传统的医疗服务形态正在快速地改变，具备远程诊断功能的医疗保健电子产品持续快速发展。在医疗保健电子产品方面，体现在越来越多的厂商开始在病人监护仪、超声波等关键设备中加入网络接口以配合医疗机构信息联网管理要求。与此同时，血氧仪、B超等设备植入了感应元器件和无线传输芯片，无线化趋势也进一步深入。 智能化与人性化要求更高。随着医疗设备在人们日常保健应用比例的提高，产品在不断降低成本的同时，最值得关注的还是安全性和可靠性与易用性等人性化要求。同时，患者的数据是极为隐私的，必须加以安全保护。另一方面，诊断精度直接影响设备诊断结果，这必然也是未来产品设计的关注重点。医疗保健电子产品集成的功能也越来越多，如集诊断、监测、图像、通信等各功能于一体的监护设备等，实用又便于操作。 日常监护类产品将获得进一步增长。随着人们生活水平的提高，对医疗保健服务的要求已经不局限于疾病监测与疾病治疗，更多的需求在于日常生活中的保健监测。在移动智能终端以及物联网、大数据的推动下，诸如智能手表、智能手环等结合了一定的医疗保健功能的智能设备将成为医疗保健电子下一阶段发展的重点方向之一。 个人保健 Bosch：与消费类电子的结合是市场发展的一个重要方向 运动、健康、医疗与消费类电子的结合是当今市场发展的一个重要方向。以低功耗、小尺寸、高智能、丰富种类的现代传感器为代表，为不断电(Always-on)实时跟踪和分析人体的活动状况、睡眠状况、生理指标以及环境信息提供了技术可行性，也代表了未来保健与医疗发展的方向。  博世传感器事业部(Bosch Sensortec GmbH)市场总监，大中华区严更真：针对当前热点的运动与健康应用，博世最新BHA250及 BHI160系列，它高度集成了低功耗加速度传感器(BHA250)或者加速度和陀螺仪传感器(BHI160)、高度优化的处理内核、运动与动作识别算法，并可以通过外挂环境传感器BME680、心率传感器等实现计步、上下楼梯及高度信息分析、活动状态、心率信息、睡眠质量、所处的海拔信息提醒(尤其针对有高血压症状的用户)、环境信息等综合的运动与健身信息跟踪。这对推动运动与健身类应用的开发具有重要的意义。 Broadcom：小型可穿戴健康设备的兴起将成就大数据 虽然基于IoT的医疗设备具有毋庸置疑的光明前景，但其技术需求也为传输数据的服务提供商以及采集和分析数据的企业带来了各种挑战。为了能尽可能高效快捷地处理数据——尤其是在IoT设备的功能和数量不断增长的情况下——需要考虑如何改进其网络及数据中心的性能。  IoT还正在为医患关系中提供者一方催生新的创新，举例而言，随着Google Glass等产品的推出，就引发了医疗保健领域的新一轮创新。医生在为患者进行治疗时，可从自己的Glass屏幕上调出患者的病历。而急诊室的医生也可使用该技术更快速地对患者进行分诊，显示他们的生命体征、化验结果以及其他相关信息。 据爱立信移动报告和ABI咨询公司 (Ericsson Mobility Report and ABI Research)预测，到2019年无线连接设备的数量将达到惊人的300亿。我们的身体及行为将能够为可穿戴医疗保健设备提供海量数据。而连续跟踪和采集到的数据量将更加令人叹为观止。让情况更为复杂的是，原始数据需要根据更多的上下文信息进行处理和分析，才能产生真正的价值。 随着更多“物”连接到互联网上并实现互连，目前的数据管理工具和传统应用将无法达到不断增长的、海量复杂的数据集(也被称为大数据)对于精确分析的要求。管理大数据是确保消费者和专业医学团队等都能从可穿戴医疗保健设备中获得最大利益的关键。 Intersil：新型个人保健设备增长最显著 由于人口老龄化、慢性病的数量激增、监管加强及医疗保健成本上升等原因，医疗保健行业正在转型过程之中。仅在中国，65岁及以上人群的数量到2030年就将增加近一倍，达到2.23亿人。另据麦肯锡咨询公司调查，中国医疗保健行业花费预计将从2011年的3570亿美元增至2020年的1万亿美元。与互联、电子设备的便携性和现成可用的数据存储有关的技术创新，正在推动由这些经济和人口因素造成的变化。  新型个人保健设备增长最显著的领域之一是健身跟踪，近三年的新设备年出货量年增长率为500%。个人和医护工作者使用平板电脑、便携健康监测器和其他设备来跟踪和报告患者的健康状况。在医疗应用便携式设备的迅猛发展过程中，一个共同的主题是功耗。这些设备常常需要最短12小时的“工作”时间，有时需要长达几天或几个星期。 Intersil公司移动电源产品高级副总裁Andrew Cowell:针对消费者和医疗保健行业采用的监护设备，Intersil推出了众多创新电源管理解决方案，提供一系列独有的功能。 电池技术的变化也给便携电子产品带来了电源挑战。镍镉和铅酸电池逐渐被更环保的锂离子化学电池取代。锂离子电池更小、更轻、续航时间更长，但需要监测和保护，以保证安全使用。 村田：BCG模块的推出十年磨一剑，兼顾教育市场 据统计，中国睡眠障碍患者5000万，因此检测睡眠的产品市场潜力很大。为此，村田推出了床位监护解决方案(BCG模块)，切入点是医用。等医院认可后，将来可以用于养老院、智慧社区/特定家庭。谈到进入家庭，尽管BCG可以防止心脏病人猝死，让更多的人有精致睡眠，但很多人并不能立即接受，因为年纪大的人非常节约，所以教育市场很重要。  村田BCG模块今年4月推出。它非常简单，只需在床体或座位下安装一个小小的模块即可，不会影响人的睡眠和休息习惯。模块包括两部分：加速度传感器单元包括MEMS加速度传感器、算法、存储、MCU(TI MSP430系列)等，无线单元部分采用成熟可靠的村田嵌入式Wi-Fi模块，由于传感器和无线结合在一起，用起来很方便，不用匹配。该方案的另一特点是成本低、可靠性高、可灵活部署。 该模块的研发已经超过十年，其核心是村田的MEMS加速度传感器，精度/灵敏度非常高。该模块已经在芬兰等国做过医院临床研究。“卖传感器实际是卖服务。算法已经集成在模块中，用户开发针对的应用就可以了。” ST：医疗电子由复杂向便携、穿戴式转化 随着人口老龄化的进程加快，慢性疾病对长期处于紧张工作状态下的中青年人群中的蔓延，以及人们对自身健康状态和保健意识的增强，所有这些都在推动医疗模式的改变。从以症状治疗为中心的模式转向以预防为主，早诊断早治疗的模式。医疗电子设备也开始从复杂的应用于医院的大型设备，向既适合医院有适合家庭和个人的便携式，穿戴式设备转化。 对于这些便携式和穿戴式电子设备，实现预期的功能是最重要的，同时低能耗和方便的操作与通信功能也是其被用户和市场认可的主要因素。在这方面，ST的MCU产品能够为这些产品提供更全面的性能支持。基于ARM Cortex M全系列的产品，同时每一系列都有低功耗的产品线，能够满足从复杂算法的大型设备，到超低功耗的简单家用设备的需求。其中STM32L0，STM32L1和STM32L4系列在目前的便携式医疗和可穿戴设备中得到了广泛的应用。 Maxim：医用可穿戴设备更加主流 现今，可穿戴市场是继智能手机热潮之后另一个被给予大量关注的领域。关注的问题也不是可穿戴市场是否会兴起，而是该市场何时会兴起，以及可穿戴设备会以何种形式呈现。医疗领域的可穿戴设备并非新兴事物，已经有数年的积累了。这类设备主要针对疾病患者(佩戴设备所带来的益处大于使用上的不便)。针对重大心脏疾病的植入式起搏器或除颤仪即属于这类可穿戴设备，通过植入体内可挽救生命，但显然是一种侵入式设备。一型糖尿病所用的胰岛素泵也是此类可穿戴设备的代表，带来的好处远超使用上的不便。由此可见，医用可穿戴设备更加主流、成长为一个主要市场的驱动力是什么?答案是面向患有大众类慢性疾病的患者、且带来的益处大于使用上的不便。在此，我们不会逐一分析可穿戴设备可以惠及的每一种慢性病症，但会列出一些面向大多数患者时必须满足的通用设计要求。  许多第一代健康可穿戴设备在上市之初取得了可观的销售量，但其中很大一部分在购买3个月之后就被束之高阁。原因之一是无法提供精确的可操作数据。有研究表明，较大的数据误差会导致用户对设备失去信任。为了提供可信数据和可供操作的信息，对体征的测量必须准确。Maxim提供广泛的数字输出传感器和与模拟输出传感器接口的模拟前端，可很好地解决上述问题，实现精确测量。 医用设备 安森美：关注医疗设备上的技术演进 从技术产品以及方案上，安森美半导体致力于医疗影像、临床诊断仪器以及医疗设备的应用，从长远策略上，安森美关注医疗设备上的技术演进，重点加强与医疗研究机构、医院的合作，这些区域客观上讲是可以形成创新突破的区域，因为这些地方集中了大部分患者;安森美半导体专注提供高能效和小型化的核心竞争力技术产品和方案，比如可穿戴或可植入体内的医疗健康设备，因为基于可穿戴医疗设备的治疗和康复是最及时有效的，从实际应用的层面，在医院和诊所里引入更多的创新和尝试，通过实时的监控数据从而提供最有效的治疗和康复训练。  安森美半导体亚太区市场部经理杨正龙：安森美半导体专注于医疗康复市场20多年，特别在助听器市场，安森美努力创新技术让更多有听力障碍的患者重新听见声音;基于市场的反馈以及与患者的互动，安森美半导体研制出最革新的助听器方案，这种方案集成了功能强大的低功耗DSP、无线控制模块以及可以保存客户个性化参数配置的存储设备，用户可以更加方便的使用这些助听设备;同时，针对目前市场上助听器一次性电池使用的污染现状，安森美半导体研制出助听器可充电方案，通过这个方案，免去用户每次更换电池的麻烦，同时对创造绿色地球控制废弃电池污染做出应有的贡献。同时，安森美半导体正在开发更新更先进的技术，应用于可植入/可摄入/可注射的医疗设备和临床、处方设备，支持市场，服务于人类。 Molex：大量使用传感器或成趋势 Molex 现正从事各种医用电子解决方案的开发，完全致力于中国医疗电子行业的发展。这一市场的规模在 2014 年为 63 亿美元，预计将在 2017 年达到 93 亿美元。  强劲的增长将受中国“智能医疗器械”发展的良好推动。通过融合传感器的最新发展、超低功率无线技术，以及片上功能的高度集成，可以整合出微型化的诊断设备，从而在高端上实现具有极高性价比的片上系统 (SoC) 设计。 新一代的医疗电子产品需要具有高度的可靠性，因此必须能够承受电磁干扰 (EMI)。通过为几乎所有射频连接器和线缆提供非磁性解决方案，Molex 可以良好解决这一问题，使医学成像应用中的失真降至最低程度，同时满足高频和高密度的要求。有关医疗应用包括核磁共振成像 (MRI)、无线病人监护、植入式医疗器械(例如，起搏器)，以及以远程诊断领域最新突破为基础的所谓的远距健康照护系统。 Molex 还提供一系列定制解决方案，满足医疗电子领域快速变化的要求。例如，现在在电子装置植入方面发现的趋势是，即使不能消除慢性疼痛，产品也可使疼痛降至最低程度。 凌力尔特：医疗电子对可靠性、运行时间和坚固性有更高的要求 凌力尔特从开始就一直服务于医疗市场。最近看到，低功率精确组件已经使便携式和无线医疗仪器出现了快速增长。不过，与其他很多应用不同，这些医疗产品通常对可靠性、运行时间和坚固性有高得多的要求。这种负担大部分落到了电源系统及其组件上。医疗产品必须在使用各种电源时正确运行，并能够在这些电源之间无缝切换，例如 AC 电源插座、备份电池甚至收集的环境能源。此外，必须花费大量时间研究怎样针对故障提供保护和容错，怎样在电池供电时最大限度延长电池运行时间，以及确保无论有效电源是否存在，系统都能正常运行。  目前，促进便携式和无线医疗仪器增长的主要趋势之一是患者护理。尤其是，位于患者家中的远程监视系统的使用日渐增多。出现这种趋势的原因从本质上说纯粹是经济性的，让患者住在医院的成本简直令人望而却步。因此，这类便携式电子监视系统很多都必须纳入 RF 发送器，以便所收集的任何患者数据都能够直接发送到位于医院中的监察系统，方便主管医生查阅和分析。 霍尼韦尔：小型、多功能、灵敏、定制化 现今，传感器越来越多地肩负起收集海量数据的重任。卓越的传感技术和创新的传感解决方案在医疗器械/设备监测、诊断、治疗等环节中也起着越来越重要的作用。霍尼韦尔传感与生产力解决方案部为医疗行业量身定制了数百种传感器产品，包括位置、速度、压力和气体质量流量传感器，确保医疗产品安全、可靠、有效地运行，全面满足医疗行业对设备高精度、可重复性及耐久度的需求。  传感器在医疗行业的发展情况和相关趋势，有以下特点。小型化 更小、更轻、更便于携带的医疗设备，能够节省病房空间并方便医务人员使用。尺寸更小的传感器，可以进一步提高医疗设备的便携性。例如，传统的输液泵和胰岛素泵体积都较大，经过设计优化后，便携式与可移动式设备的出现为病人和医护人员带来了极大的益处。而尺寸更小的传感器可以轻松地集成到空间有限的输液泵中，使得输液泵的便携性进一步提升，有助于提升病人的生活便利性。多功能化 在某些需要远程监控病人的治疗与护理情况的应用环境中，医疗设备提供商需要将一些诊断功能内置于网络化的医疗器械中，这就需要选用集多种检测功能(如湿度与温度检测)于单一封装内的传感器产品。用于呼吸疗法的呼吸器械(包括呼吸机和睡眠呼吸机)便得益于这种设计。灵敏性更高 随着医疗器械市场的发展，对其配套的传感器也提出了更高的要求。对于需要精准测量的应用环境而言，传感器的灵敏性非常重要。例如，在透析治疗中，使用传感器对透析液和静脉的压力进行精准的测量直接关乎病人的生命安全。定制化解决方案 随着科技的进步，医疗领域的传感器解决方案将日益趋于定制化，以此适应越来越详细且精确的客户需求。 TE：关注成像和超声技术上的医疗创新 目前成像和超声技术领域的趋势是小型化和灵活化，一来医疗设备的尺寸普遍缩小，二来小型设备要保证大量数据的传送以提供高分辨率的超声成像。  对医生而言，更小型医疗设备有着很大优势。以需要整天拍摄超声图像的超声检查医生作为例子。超声医生整天操纵探头从不同角度拍摄图像会很疲惫，而且是一种重复动作。因此需要保持缆线柔软、灵活、轻便。 此外，让设备更小、更灵活才能将患者的创伤面降到最小，缩短其住院时间。目前普遍的需求是能将更多的功能集成到更小的空间中。TE的超声影像业务中，最近推出了使缆线大大缩小、变轻、更加灵活，而又不牺牲图像质量的技术。 TE 医疗首席技术官兼TE医疗全球工程与产品组合管理高级总监Vitaliy Epshteyn：2015年，TE推出了Hasaki 38P连接器系统、COMFORT EX Coax、MP 456p连接器系统三项关键的产品技术，以提供成像和超声设备更好的性能和质量。 参考文献： [1]杨庆,张瑞峰.基于GSM/GPRS和射频模块的人体医学数据监测样机设计[J].电子产品世界，2014(8)：37-39 [2]李传喜,齐林.采用ADS1293的低功耗便携式心电图仪硬件设计[J].电子产品世界，2013(6)：70-71 [3]Pat Gormally.简化医疗器械中使用的小型电阻器、电容器及磁性元件的选型和提高其可靠性[J].电子产品世界，2014(12)：14-17 [4]孙继川.便携式心电监护仪设计[J].电子产品世界，2014(9)：42-44 [5]Kevin Tretter.心电图用放大器的设计注意事项[J].电子产品世界，2013(3)：69-70 [6]杨越.低功耗心率检测仪设计[J].电子产品世界，2014(12)：10-13 |
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