醫療電子及醫療保健的發(fā)展現狀及未來(lái)方向

作者/ 王瑩　王金旺 《電子產(chǎn)品世界》編輯 (北京 100038)

摘要：醫療電子及可穿戴設備是當下結合比較緊密，也是比較熱門(mén)的話(huà)題，為此，本媒體邀請部分市場(chǎng)調查公司和元器件企業(yè)介紹了最新市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展，以及未來(lái)發(fā)展方向。

醫院醫療電子

　　醫療電子業(yè)在我國是朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，本土企業(yè)發(fā)展迅速;同時(shí)，部分本土醫療企業(yè)也正從仿制向創(chuàng )新發(fā)展，其中一個(gè)思路是做加法，即不斷提升產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，這就需要注入新興技術(shù)及其元器件和算法等，包括新型傳感器、高集成度芯片、低功耗技術(shù)、無(wú)線(xiàn)技術(shù)、連接器、先進(jìn)算法等。

　　淺析中國醫療電子市場(chǎng)發(fā)展現狀與趨勢

　　隨著(zhù)中國醫院信息化進(jìn)程加速以及居民健康意識的增強，預計2016-2018年中國醫療電子市場(chǎng)還將繼續保持增長(cháng)的態(tài)勢。年均復合增長(cháng)率達23.7%，2018年銷(xiāo)售額達到2380.4億元。

　　2016-2018年，在家用醫療電子領(lǐng)域，隨著(zhù)日常醫療監護需求的增加，血壓計、體溫計、血糖儀等家用醫療電子產(chǎn)品將進(jìn)一步普及，從而不斷推動(dòng)市場(chǎng)規模的增長(cháng)。在醫用醫療電子方面，醫院信息化的加快將推動(dòng)醫用醫療電子市場(chǎng)需求進(jìn)一步釋放。

　　隨著(zhù)醫療設備在人們日常保健應用比例的提高，產(chǎn)品在不斷降低成本的同時(shí)，最值得關(guān)注的還是安全性、可靠性、易用性等人性化要求。同時(shí)，患者的數據是極為隱私的，必須加以安全保護。另一方面，診斷精度直接影響設備診斷結果，這必然也是未來(lái)產(chǎn)品設計的關(guān)注重點(diǎn)。在智能化方面，醫療電子產(chǎn)品集成的功能也越來(lái)越多，如集診斷、監測、圖像、通信等各功能于一體的監護設備等，實(shí)用又便于操作。另外，針對區域常見(jiàn)疾病、患者具體情況和醫療機構支付水平進(jìn)行定向研發(fā)的產(chǎn)品也越來(lái)越多。具體表現為，同一種功能的產(chǎn)品將根據不同地區和不同醫療機構的具體情況進(jìn)行元器件和功能設置上的重新組合，并進(jìn)行價(jià)格的調整，以更好地適應不同采購者的實(shí)際需求。

　　國內醫療電子企業(yè)主要分為兩類(lèi)，其一是以邁瑞為首的大型醫療電子企業(yè)。這類(lèi)企業(yè)主要面向醫用醫療電子市場(chǎng)，一般都有其核心競爭力技術(shù)以及相關(guān)產(chǎn)品，目前發(fā)展的方向更多地趨向于高端醫療電子設備研發(fā)以及整體醫療電子系統建設。目前，國內醫療資源整體仍屬于短缺狀態(tài)，且醫療設備進(jìn)口量依然巨大，故這類(lèi)企業(yè)隨著(zhù)市場(chǎng)發(fā)展以及國產(chǎn)化替代的深入，持續成長(cháng)空間較大。

　　另外則是主打家用醫療電子產(chǎn)品以及便攜式、可穿戴式健康監測設備的中小型企業(yè)。這類(lèi)企業(yè)產(chǎn)品大多為代工生產(chǎn)，主要依靠大數據、云計算等手段，主打健康監測、病歷管理等外圍醫療服務(wù)。由于這類(lèi)企業(yè)業(yè)務(wù)競爭門(mén)檻較低，市場(chǎng)參與者眾多，需要較長(cháng)時(shí)間的積累才能形成一定的競爭壁壘，服務(wù)的附加值不高，目前，絕大部分仍處于依靠融資開(kāi)拓市場(chǎng)積累用戶(hù)的階段。隨著(zhù)國民健康意識的提高，這類(lèi)企業(yè)的價(jià)值將會(huì )逐步體現，但大部分中小公司將淡出市場(chǎng)，市場(chǎng)份額仍將集中于數量有限的企業(yè)手中。

　　中國的醫療電子產(chǎn)品將向中高端系列延伸

　　中國的醫療電子設備公司的產(chǎn)品將向中高端產(chǎn)品系列延伸，例如數字DR、多層CT、高端彩超以及其他大型醫療影像設備，增加全球的醫療電子市場(chǎng)份額;政府會(huì )持續加大力度扶持中國本土企業(yè)，包括直接引進(jìn)核心的海外人才以及資金投入、渠道支持等;越來(lái)越多的醫療功能設備會(huì )從醫療機構延伸到社區、家庭以及個(gè)人，遠程傳輸及實(shí)時(shí)健康數據采集會(huì )進(jìn)一步普及。遠程醫療以及某些醫療服務(wù)中心，例如醫療影像中心等會(huì )陸續出現，專(zhuān)門(mén)提供患者檢測服務(wù)，通過(guò)共享信息，提供醫療資源的使用效率，并同時(shí)解決醫療資源分布不均的問(wèn)題。

　　從具體的市場(chǎng)應用來(lái)看，X射線(xiàn)數字影像包括CT和DR。從2015年開(kāi)始，越來(lái)越多新的自主研發(fā)產(chǎn)品及品牌面世，打破了國外品牌在這一相對高端產(chǎn)品中的壟斷地位;專(zhuān)業(yè)醫療的可移動(dòng)穿戴設備也必將實(shí)質(zhì)性地增長(cháng)，也就意味著(zhù)技術(shù)方案的成熟、產(chǎn)品形態(tài)在市場(chǎng)中的接受度、業(yè)務(wù)的運營(yíng)模式等都將取得大的突破。從專(zhuān)業(yè)的醫療結構向社區、家庭及個(gè)人延伸必將是趨勢所在。而且，預計隨著(zhù)技術(shù)的成熟、行業(yè)生態(tài)系統及商業(yè)模式的完善，可穿戴產(chǎn)品將統一覆蓋消費領(lǐng)域的相關(guān)產(chǎn)品，也會(huì )覆蓋醫療級的編寫(xiě)可穿戴產(chǎn)品，二者差異將逐漸縮小。

　　對于原器件的要求已不再是單一芯片層面，而是更高集成度及子系統級的模塊化方案，同時(shí)要求體積、功耗以及成本都能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需要，尤其是在性能和可靠性方面，不能因為集成度的提升有任何的降低。除此以外，本地化系統級的技術(shù)服務(wù)以及快速的新產(chǎn)品迭代也是芯片廠(chǎng)商面臨的挑戰。

　　在醫院用便攜式醫療電子領(lǐng)域，ADI擁有一系列創(chuàng )新產(chǎn)品和解決方案，例如支持多種便攜式醫療保健領(lǐng)域的高精度、低功耗片上計量?jì)xADuCM350，該產(chǎn)品在國內和國外的幾家代表性大客戶(hù)中已經(jīng)取得一定進(jìn)展。ADI的低功耗、單導聯(lián)心率監護儀模擬前端 (AFE) AD8232以及最新的AD8233，專(zhuān)為滿(mǎn)足新興的健身設備、便攜式/佩戴式監控設備和遠程健康監護設備的ECG信號調理要求而設計。

　　除此以外，在迎合便攜式設備中電源管理特定的低功耗，小體積及低成本的要求，例如ADP150、ADP160等，在可穿戴市場(chǎng)都有很好的表現。尤其是在光電法測量生理體征信號方面，ADI的ADPD系列傳感器及信號處理方案，正在被很多有大的品牌客戶(hù)設計使用。

　　安全性和續航能力仍是未來(lái)高集成度可穿戴設備的挑戰

　　高集成度及大數據的應用

　　未來(lái)幾年，我們將會(huì )看到可穿戴設備集成越來(lái)越多的運動(dòng)和環(huán)境傳感器，以及新興的生物傳感器。生物傳感器現已應用于獨立的可穿戴醫學(xué)監護儀，而且許多消費類(lèi)設備現在都提供心率測量功能。但在接下來(lái)的幾年內，消費設備將集成更廣泛的生物傳感器，如測量血氧量、血壓和血糖水平的光譜傳感器，以及確定出汗水平和pH值的皮膚電阻感應傳感器。

　　隨著(zhù)生物傳感器使用數量的增加，以及其所收集數據的準確性和可靠性的提高，我們將看到消費與醫療應用領(lǐng)域的融合。健身和生活方式設備將從消費裝置發(fā)展到提供醫療級數據。因此，你所收集的跟蹤健康和運動(dòng)水平的信息，可與你的醫生或自動(dòng)醫療監護系統共享，以便在癥狀出現前給出預警。這樣，人們就能在情況還不太嚴重、更易于實(shí)施和更有可能成功的時(shí)候，提早尋求治療或適當改變生活方式。

　　目前，許多公司都在開(kāi)發(fā)用于醫療服務(wù)的數據共享云基礎設施，可穿戴設備是這些基礎設施的天然伙伴。隨著(zhù)可穿戴設備變得越來(lái)越常見(jiàn)和先進(jìn)，我們將有可能整理和分析來(lái)自數百萬(wàn)人積累多年的健康、健身及生活方式匿名信息。除了揭示深層的健康趨勢，這些巨大的數據集還能揭示疾病是如何發(fā)生的(所謂“超早期醫療”)。這有助于實(shí)現早期干預，以最大限度減小疾病所帶來(lái)的財務(wù)、社會(huì )及個(gè)人影響。

　　安全及續航能力的挑戰

　　隨著(zhù)可穿戴設備收集越來(lái)越多的敏感信息，隱私和數據安全將變得至關(guān)重要，這將成為影響購買(mǎi)決定的關(guān)鍵因素。因此，數據的存儲和傳輸都必須有安全保障。第一代聯(lián)網(wǎng)可穿戴設備大多依靠其所選擇連接技術(shù)的內在安全協(xié)議，比如藍牙低功耗(Bluetooth? low energy / BLE)。最新版本的藍牙標準(藍牙4.2)提供更高的安全性，但由于藍牙設備的數量巨大，安全算法被黑客攻破的風(fēng)險始終存在。

　　可穿戴設備制造商必須考慮獨立的數據加密措施。Dialog針對可穿戴設備的解決方案，采用專(zhuān)用硬件加密引擎提供銀行級安全性(包括蘋(píng)果HomeKit支持)，利用端到端加密來(lái)保證個(gè)人數據的安全。即使藍牙安全協(xié)議被破解，所傳輸的數據仍然是加密的。

　　IDC和GMI的研究一再表明，電池續航時(shí)間已成為消費者購買(mǎi)電池供電式便攜產(chǎn)品的第一考慮因素。典型鋰聚合物充電電池的容量只有40～100 mAh。在此情況下，要為包含多個(gè)傳感器的可穿戴設備供電幾天時(shí)間，意味著(zhù)需要降低系統所有部件的功耗，包括傳感器、系統、通信硬件和軟件。傳感器技術(shù)在不斷進(jìn)步并降低功率需求。Dialog通過(guò)集應用與通信硬件于一體的藍牙低功耗SoC(例如新的SmartBond DA14680和DA14681)，在系統總功耗方面不斷取得進(jìn)步。由于采用創(chuàng )新的電源管理和RF技術(shù)，這些產(chǎn)品在典型藍牙事件下的電流消耗僅為1 mA左右。

家用醫療保健

　　我國乃至全世界正面臨人口老齡化問(wèn)題，需要慢性病防治和監控;另外，年輕人也關(guān)注自己的體育和健康，希望對生活狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。得益于電子元器件等技術(shù)的創(chuàng )新突破，使便攜式，尤其是可穿戴產(chǎn)品成為可能，而且質(zhì)量不斷提升，監測手段也更加多樣。

　　家用醫療保健產(chǎn)品的高性能和低功耗要求

　　就目前的市場(chǎng)應用情況及技術(shù)發(fā)展來(lái)看，對于運動(dòng)的檢測及計量相對成熟，但是對于在運動(dòng)狀態(tài)下的相關(guān)生命體征信號的快速及精確的監測，目前還有改進(jìn)的空間。所以，相對應地會(huì )催生和提升傳感器及信號處理方面的新技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展，例如光電法測量體征信號，如心率、血氧含量及其他健康指數等，這需要更新的光電傳感器技術(shù)以及相應的系統級數據處理技術(shù)，集中包括日常運動(dòng)情況下的持續準確測量以及采集到數據的后臺融合及分析使用等。

　　另一方面，便攜式、可移動(dòng)式以及可穿戴式、遠程化的應用對設備端的芯片也提出更高的要求，尤其是在性能、功耗、體積以及方案的完整性方面都與傳統的醫療設備對芯片不同，其整體要求更苛刻。同時(shí)，由此也帶來(lái)新的市場(chǎng)機會(huì )，例如高性能及低功耗的先進(jìn)傳感器產(chǎn)品備受市場(chǎng)青睞，模擬混合信號處理、無(wú)線(xiàn)傳輸等方面都在催生新的，而且龐大的市場(chǎng)機會(huì )。同時(shí)，技術(shù)和方案的服務(wù)同樣重要，尤其對新的醫療設備提供商，數據的深入分析和反饋到最終用戶(hù)，也將成為新的業(yè)務(wù)模式。更大的變化是單個(gè)電子元器件的需求量相對于傳統醫療電子領(lǐng)域中的需求量大很多，而且要求的交付周期要快很多，對于供應商來(lái)說(shuō)，改變原有的供應及服務(wù)模式就顯得尤為重要。

　　在可移動(dòng)的醫療保健可穿戴電子領(lǐng)域，ADI擁有一系列創(chuàng )新產(chǎn)品和解決方案。超低功耗3軸數字MEMS產(chǎn)品ADXL362在運動(dòng)檢測喚醒模式下功耗僅為300 nA，其超低功耗的特征是可穿戴運動(dòng)監測設備的理想解決方案;低功耗、單導聯(lián)、心率監護儀模擬前端(AFE) AD8232，專(zhuān)為滿(mǎn)足新興的健身設備、便攜式/佩戴式監控設備和遠程健康監護設備的ECG信號調理要求而設計。

　　醫療保健產(chǎn)品需要不斷提升工藝

　　隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步和人口結構的改變，醫療保健電子產(chǎn)品的發(fā)展主要呈現出三個(gè)特點(diǎn)：便攜化、智能化和多功能化。便攜式移動(dòng)醫療、大數據分析、云服務(wù)等智能醫療迎來(lái)發(fā)展熱潮，并在個(gè)體群體之間不斷創(chuàng )新。便攜式移動(dòng)醫療如血糖儀、血壓計等為病患提供長(cháng)期跟蹤治療和實(shí)時(shí)數據分析，免去必須常去醫院的不便，緩解傳統醫療機構的壓力。甚至很多可穿戴設備也融合健康監測的功能，如智能手表、擴增實(shí)境(AR)頭戴式設備、智能眼鏡、智能服裝等可進(jìn)行體育運動(dòng)和活動(dòng)監測、心率監測、睡眠傳感、體重指數(BMI)監測和生命體征監測等，提醒健康及亞健康人群注意預防。大數據、云服務(wù)則為世界各地的專(zhuān)家機構提供共同交流協(xié)作的平臺。

　　為了配合智能醫療的發(fā)展趨勢，對元器件，尤其是核心器件，必須具備革新的工藝提供超低功耗、高集成度、強大的芯片內核嵌入無(wú)線(xiàn)連接功能及優(yōu)化信號處理性能，以及完善的軟件算法，比如回聲消除(AEC)、自動(dòng)頻率控制(AFC)等，以使基于這些半導體芯片方案的醫療設備產(chǎn)品能在智能信息采集、人性化服務(wù)、7*24小時(shí)的不間斷監控、數據存儲等不同應用場(chǎng)景進(jìn)行更多的創(chuàng )新。

　　安森美半導體致力于健康醫療超過(guò)30年，一直與時(shí)俱進(jìn)，在聽(tīng)力DSP系統成績(jì)尤為突出，并從功耗、無(wú)線(xiàn)智能 、封裝等方面不斷推陳出新，如公司即將提供業(yè)界首款遠距離無(wú)線(xiàn)程序更新軟件平臺;公司創(chuàng )新的無(wú)線(xiàn)智能助聽(tīng)器方案，具備高能效和低功耗特點(diǎn)，已有多家專(zhuān)業(yè)公司投入研究，計劃借助這個(gè)方案走入高端智能助聽(tīng)器市場(chǎng);高集成度、靈活、高能效的混合信號DSP方案無(wú)線(xiàn)音頻處理器Ezairo 7150 SL支持藍牙低功耗(BLE)標準和其它2.4 GHz無(wú)線(xiàn)協(xié)議，為助聽(tīng)器和人工耳蝸植入提供無(wú)線(xiàn)連接;同時(shí)，安森美半導體最新推出助聽(tīng)可穿戴充電方案HPM10，2016年年底最新的HPM20可以支持到行業(yè)內無(wú)線(xiàn)充電標準，有助于為患者節省電池費用以及降低地球電池污染;為幫助助聽(tīng)器設計人員快速選出最適合的器件/方案進(jìn)行設計，安森美半導體還提供在線(xiàn)聽(tīng)力DSP系統工具。未來(lái)安森美半導體會(huì )根據市場(chǎng)趨勢和消費者需求，利用革新的Struix? SIP技術(shù)和豐富的IP讓產(chǎn)品更加高能效、小型化、智能化和多功能化。

本文來(lái)源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第11期第8頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。