家庭醫療保健的開(kāi)發(fā)探討

先進(jìn)的半導體技術(shù)正為體積越來(lái)越小、功能愈加強大的家用醫療設備的發(fā)展鋪平道路。對于病人來(lái)說(shuō)，更小的便攜式設備帶來(lái)的好處是更容易進(jìn)行保健、更少去醫院以及進(jìn)一步降低醫療費用。為了能夠在家庭環(huán)境中發(fā)揮更有效的作用，醫療設備必須便于使用、保證安全(甚至即使在錯誤使用時(shí))，而且必須能夠區別正確結果和在不正確程序下得到的結果。

　　家庭醫療保健的興起

　　隨著(zhù)越來(lái)越多的嬰兒潮時(shí)期出生的人口正步入老齡，家庭醫療保健的需求日益迫切，家庭醫療保健設備的需求也在不斷增長(cháng)。根據世界衛生組織的報告，2006年全球60歲以上人口數量為6.5億，并預計在2025年將達到12億。在美國，65歲以上人口的比例比以往任何時(shí)候都要高，這一數字在21世紀預計還會(huì )穩步增長(cháng)。

　　受益于半導體技術(shù)的家庭醫療保健設備的實(shí)例包括24小時(shí)肺監測儀Wholter、個(gè)人哮喘評估設備Wheezometer等。這兩款設備均由Karmelsonix公司開(kāi)發(fā)，該公司總部在以色列，是哮喘管理醫療設備開(kāi)發(fā)的先鋒。Wholter和Wheezometer滿(mǎn)足了全球4 800萬(wàn)哮喘病人對威脅他們的哮喘癥狀進(jìn)行自評估和管理的迫切需求。

　　有效的哮喘評估(一種多變量肺活動(dòng)測定)必須即時(shí)準確，才能為適當的醫療措施提供依據。過(guò)去，只有醫院或診所的肺活量計才具有如此高的可靠性，而在家中或路途中的哮喘患者則時(shí)常要面臨危險。

　　為了將這種重要的病人護理手段從醫院普及到家庭，KarmelSonix公司使用了高速Blackfin數字信號處理器(DSP)和ADI公司的其他精密信號處理器件，確保哮喘患者能夠獲得準確可靠的“喘息率”(一種重要的哮喘發(fā)作動(dòng)態(tài)指標)評估信息。哮喘患者利用Wholter和Wheezometer，可以對自已的病癥進(jìn)行早期評估，這對于后續實(shí)施正確的藥物治療至關(guān)重要。

　　關(guān)鍵的半導體技術(shù)

　　很多家庭健康支持設備功能更為簡(jiǎn)單，但卻對挽救生命、防止意外至關(guān)重要。Zoll Medical的全資子公司Bio-Detek公司生產(chǎn)的PocketCPR可放置于人的手掌下，監測對心臟病發(fā)作患者進(jìn)行心臟復蘇搶救的情況，如圖1所示。

　　圖1 ADI公司ADXL311加速度計促成了PocketCPR設備的實(shí)現
此設備通過(guò)測量胸部按壓的深度為救援人員提供聲音和視覺(jué)反饋，從而調整到適當的深度和正確的速率。該產(chǎn)品也能指導相對缺乏經(jīng)驗的救援人員，助其建立信心，還可用適當技術(shù)協(xié)助有經(jīng)驗的護理者。PocketCPR采用ADI公司的ADXL311加速度計，它能對救援人員手掌下PocketCPR的運動(dòng)進(jìn)行精確測量。

　　圖2所示的FallSaver更為簡(jiǎn)單，可用于那些在沒(méi)有幫助的情況下不能走動(dòng)的病人。無(wú)論是在醫院、家中或者療養院內，看護人員不可能一直監護臥床不起的病人。而病人可能因為患有癡呆癥或者不想麻煩看護人員，在沒(méi)有看護人員看護的情況下選擇起床走動(dòng)，這經(jīng)常導致因為身體虛弱而摔倒的情況發(fā)生。

　　小小的FallSaver貼片可貼在病人的大腿上，在長(cháng)達兩周的時(shí)間內對病人的運動(dòng)提供持續監測，特別是確定那些試圖站立和走動(dòng)的動(dòng)作。FallSaver單元會(huì )發(fā)出報警聲并發(fā)送無(wú)線(xiàn)電信號給護士呼叫站或看護人員攜帶的電臺，以便看護人員將能在病人摔倒前趕到床邊協(xié)助其移動(dòng)。這是臨床試驗中被證明在這一高風(fēng)險人群中能顯著(zhù)降低摔倒和摔倒引起的傷病的設備。

　　圖2 FallSaver

　　FallSaver也采用ADXL323和ADX-L335加速度計，它們能以數字格式提供動(dòng)作信息，可以實(shí)現動(dòng)作方式的快速算法分析。除了前面提到的加速度計，下一代三軸加速度計可以更低的功耗和更小的尺寸提供高水平的功能，例如ADI的ADXL345和ADXL346。

　　未來(lái)家庭醫療保健設備的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是連接和電源。在很多情況下，精確地將臨床讀數從診斷設備提供給醫護人員與提供給病人進(jìn)行自我照顧是同樣重要的。例如糖尿病管理。又如當前的ECG(心電圖)波形可以打印出來(lái)或者通過(guò)電子通信方式發(fā)送信息，提供給臨床醫生。

　　以前，要實(shí)現這個(gè)功能，ECG儀器需要直接與電腦相連，這使病人有潛在的觸電危險。ADI公司最近推出的ADuM4160 USB隔離器可以克服這個(gè)問(wèn)題，在病人與電腦和網(wǎng)絡(luò )之間提供完全的電氣隔離，同時(shí)仍然支持ECG的全部功能并保持與電腦的連接。

　　測量前端也需要少量功率來(lái)驅動(dòng)用于采集和數字化ECG信號的放大器和數據轉換器。隔離電源由AD?滋M5000 DC-DC轉換器提供，它無(wú)需對電池充電和更換電池。這類(lèi)器件也可用于需要與病人有直接電氣接觸的許多家用保健設備的設計，它們也有通過(guò)USB直接與電腦連接的能力，從而提供存儲、分析和結果傳輸的完整功能。這些技術(shù)使醫療設備設計人員能夠更容易地滿(mǎn)足最新的IEC60601要求。

　　通過(guò)開(kāi)發(fā)創(chuàng )新的IC，半導體公司正改善著(zhù)全世界病人的醫療保健品質(zhì)。那些創(chuàng )造了最新家庭醫療保健系統的設計工程師們，正針對疾病管理、健康保健和給藥等方面，以半導體器件為基礎努力發(fā)明改變人們生活的產(chǎn)品。

　　很多便攜和家庭保健產(chǎn)品中半導體技術(shù)的進(jìn)步都借鑒了其他便攜消費類(lèi)產(chǎn)品的重大進(jìn)步，例如手機和媒體播放器。特別是對于電源管理、運動(dòng)檢測和RF傳輸領(lǐng)域來(lái)說(shuō)尤其如此。但是，在精密信號放大、轉換和處理上的專(zhuān)業(yè)技術(shù)對于檢測和分析低電平、復雜的臨床信息仍然非常重要。

　　這些開(kāi)發(fā)工作也獲得了Continua Health Alliance的支持、促進(jìn)和認證，該聯(lián)盟是由最好的醫療保健和技術(shù)公司聯(lián)合起來(lái)組成的非盈利的開(kāi)放式行業(yè)聯(lián)盟，旨在提高個(gè)人醫療保健品質(zhì)。Continua在全球有200多家成員公司致力于建立一個(gè)互操作性個(gè)人健康解決方案系統，用知識將那些解決方案延伸到家庭，從而培養獨立、自主的個(gè)人醫療保健能力，提供真正個(gè)性化的衛生和健康管理機會(huì )。Continua Health Alliance也正在建立設計標準并為那些標準提供認證，從而為醫療保健提供者和消費者在他們選擇和使用這些項目提供的設備時(shí)建立信任。 家用醫療設備不斷增長(cháng)的需求使得對系統的要求逐漸變得復雜，需要醫療設備設計人員必須減小尺寸、提高易用性、提高下一代便攜式醫療設備的性能。這些新的系統級需求意味著(zhù)模擬半導體制造商必須迎接挑戰，開(kāi)發(fā)具有突破性的模塊IC，使下一代產(chǎn)品的設計成為可能。設計開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)在于如何開(kāi)發(fā)醫療設備的未來(lái)創(chuàng )新功能，而這越發(fā)取決于系統和模擬IC設計人員之間持續有效地信息共享。