醫療與保健電子的新機遇

醫療設備云端應用需要小體積和低功耗

　　我們希望把醫療設備連接至云端，就像其它設備一樣，以便把健康數據集中起來(lái)，這里數據是很重要的。聯(lián)網(wǎng)的醫療設備通常是可穿戴產(chǎn)品或其它小型物品，比如個(gè)人藥物輸送裝置。所有這些設備有一個(gè)共同點(diǎn)就是它們都是電池供電，而且通常是小尺寸的。因此，一個(gè)聯(lián)網(wǎng)解決方案必需體積很小，并且使用很少的電能。

　　低功耗藍牙是用于所有新型智能手機并且符合這些要求的無(wú)線(xiàn)技術(shù)。低功耗藍牙經(jīng)過(guò)了數年的發(fā)展，可以更好地滿(mǎn)足上述應用需要。藍牙5的空中數據流量增加了一倍，這意味著(zhù)它可以更快速地傳遞大量數據，或者只需一半的時(shí)間便可以傳遞同樣數量的數據。使用無(wú)線(xiàn)電傳送或接收數據時(shí)，藍牙解決方案從電池中提取電能，其余時(shí)間應當處于睡眠狀態(tài)。因此，如果發(fā)送相同數量的數據，速度為原來(lái)的兩倍，無(wú)線(xiàn)電開(kāi)啟時(shí)間僅為一半，因此僅需使用一半的電能。

　　第三代低功耗藍牙系統級芯片解決方案

　　Nordic目前提供第三代低功耗藍牙系統級芯片解決方案nRF52系列。這個(gè)系列包括入門(mén)級直至主流和高端的器件產(chǎn)品。Nordic所有nRF52系列器件和低功耗藍牙軟件堆棧均符合藍牙5要求。這些器件均是真正的系統級芯片解決方案，帶有嵌入式ARM Cortex M4F微控制器、RAM、閃存和其它外設。它們可以在許多應用中用作單芯片解決方案，還可與其它外部MCU一起用作連接解決方案。

醫療產(chǎn)品面臨高精度和低成本的要求

　　從醫療電子近幾年的發(fā)展趨勢來(lái)看，元器件的需求是隨著(zhù)醫療電子設備的定位而動(dòng)態(tài)變化的。在家用保健類(lèi)設備中，對于元器件的需求主要是以小尺寸、低成本作為主要訴求。而高風(fēng)險、高可靠性的植入式設備和影像設備對于產(chǎn)品可靠性有著(zhù)嚴苛的要求，同時(shí)要求小尺寸和長(cháng)久生命周期。而在人工智能(AI)大規模普及的時(shí)代，可以預見(jiàn)，對于模塊化、可重復使用提出了更高的要求。

　　如今，越來(lái)越多的醫療設備已經(jīng)可以實(shí)現與網(wǎng)絡(luò )的連接，或者相互之間的連接，使用村田的無(wú)線(xiàn)連接模塊可以達到出色的射頻通信性能。村田BLE(Type ZF Bluetooth SMART module)模塊擁有小尺寸、低功耗特點(diǎn)，村田的無(wú)線(xiàn)連接模塊也能夠很容易地在大多數設備中建立連接，可以應用于家庭監測，血壓計、血糖儀等醫療設備的連接。

　　村田提出了將存儲病人信息的HF RFID標簽植入于輸液袋上這一創(chuàng )新設想。通過(guò)儲存好信息的RFID標簽，醫生和護士能夠更加直觀(guān)地了解病人的情況。護士在給病人用藥前，可以通過(guò)RFID標簽比對相關(guān)信息，從而大大減少因人工失誤而導致的醫療事故的發(fā)生。此外，這些超小型標簽還可以貼在試管和培養皿上，有效提高血樣測試和實(shí)驗效率。

　　村田“間接接觸BCG心臟沖擊掃描解決方案”BCG模塊搭載在床下，通過(guò)感知人體的心跳引起的機械振動(dòng)就能快速精確地監測睡眠、心率、呼吸率等指標。該方案的核心技術(shù)是通過(guò)MEMS傳感器來(lái)收集各類(lèi)信息，并運用村田算法，在錯綜復雜的信息中層層篩選出心率、心率變化、泵血功能以及呼吸率等有效數據。同時(shí)，該裝置內搭載了無(wú)線(xiàn)通信模塊，可以將收集到的信息上傳到云端服務(wù)器，實(shí)現遠程實(shí)時(shí)監測人們的睡眠狀態(tài)，不僅開(kāi)創(chuàng )了醫院臨床病患監護新手段，同時(shí)也可以輔助日常居家生活。

CT、MRI 等產(chǎn)品需要大功率高壓組件

　　中國政府致力于進(jìn)行全面的醫療改革，不僅有助于維持市場(chǎng)需求的高增長(cháng)率，也能為中國制造商擴展更多的發(fā)展空間和時(shí)間。例如，上海和海南正在推動(dòng)在所有公共設施中加設自動(dòng)體外心臟去顫器(AED)。如今，中國企業(yè)生產(chǎn)的超聲波、患者監測和生化分析儀等中端醫療產(chǎn)品在市場(chǎng)中非常成熟。

　　在CT、MRI 等高端產(chǎn)品方面，主要的門(mén)障之一是大功率高壓組件的研發(fā)，隨著(zhù)開(kāi)發(fā)技術(shù)逐漸改善和吸收國外技術(shù)經(jīng)驗。一些大型國內生產(chǎn)商已經(jīng)擁有自己的技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)這類(lèi)的高端產(chǎn)品?，F在大多數中國制造商仍然依賴(lài)進(jìn)口這種關(guān)鍵的大功率高壓組件。在不久的將來(lái)，預計大多數這些組件將被本地制造或純本地研發(fā)的產(chǎn)品所取代。

　　TDK醫療電子產(chǎn)品

　　TDK為CT、MRI、除顫器等公司的大功率儀器提供堅固耐用、性能可靠的大功率元件。這些元件包括愛(ài)普科斯(EPCOS) 螺端和焊針型電解電容器、標準及定制版EMC濾波器、壓敏電阻、緩沖薄膜電容器、功率薄膜電容器等。

　　愛(ài)普科斯鋁電解電容器在直流鏈路和高紋波電流負載的應用中具有非常好的表現。在85℃至105℃溫度范圍內安裝有螺釘或焊針型的選擇，其優(yōu)勢還包括低等效串聯(lián)電阻(ESR)和低內熱阻值，在高頻率工作條件有出色的紋波電流能力，高電流性?xún)r(jià)比，結構緊湊，體積小。B43310/330低成本系列提供2000小時(shí)使用壽命，B43320/340系列也提供5000小時(shí)使用壽命，B43703/723和B43713/733系列分別提供高達12000和15000小時(shí)的使用壽命。

　　愛(ài)普科斯高功率薄膜電容，例如緩沖電容器。該B32651..656和B32686系列涵蓋1nF至8.2μF的直流電壓250V~2kV應用。此外，愛(ài)普科斯標準化或訂制的B32365系列功率薄膜電容器適用于新興的除顫器市場(chǎng)。這些產(chǎn)品具有高功率存儲和放電能力以及高可靠性，堅固耐用而被知名的除顫器客戶(hù)采用。

遠程醫療解決方案要求小型化和便攜性

　　電子設備微型化方面的進(jìn)展，以及電子傳感器使用數量上的快速增長(cháng)，現在都為設計人員提供了更多的選擇。多功能或者“融合”式的使用形式都促成了“遠程醫療”的發(fā)展，在這種情況下，對于遠程監護的使用以及患者的診斷來(lái)說(shuō)，成本與舒適度是兩個(gè)強有力的推動(dòng)因素。

　　對于遠程醫療設備，要求具有便攜性，往往還需要可以穿戴，這就為設計帶來(lái)了一系列的挑戰，包括使組件微型化，以及使互聯(lián)系統盡可能的緊湊并具有柔性。然后，還需要無(wú)線(xiàn)功能，一般要求能夠同時(shí)提供 WiFi 和藍牙的無(wú)線(xiàn)功能，此外還要考慮到相應的軟件堆棧。這樣一來(lái)，就進(jìn)一步的要求在極為受限的空間內設計天線(xiàn)時(shí)，確保天線(xiàn)的功能不受干擾。

　　Molex遠程醫療解決方案

　　Molex遠程醫療解決方案中一個(gè)值得注意的例子就是Phillips-Medisize提供的myBETAapp和BETACONNECT Navigator軟件。這一軟件解決方案可結合該公司的BETACONNECT電子自動(dòng)注射器使用。罹患緩解型多發(fā)性硬化癥的患者自己使用該注射器即可自動(dòng)注射倍泰龍藥物?；颊攥F在可以將自己的自動(dòng)注射器連接到手機或電腦上安裝的、最新開(kāi)發(fā)的myBETAapp應用，與BETA的護士及醫療團隊共享注射數據。通過(guò)BETACONNECT Navigator來(lái)查看這些數據，有可能使醫療團隊獲得對于患者藥物注射歷史的更深入的認識。

　　在類(lèi)似的應用方面，Molex還提供Polymicro納米毛細管，該產(chǎn)品突破了傳統上一微米的孔徑屏障，可提供內徑(ID)從200 到1000nm的毛細管。其醫療應用包括藥物輸送、流量控制系統、臨床和診斷設備，以及可穿戴的藥物輸送裝置。

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　　本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第12期第16頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。