目前，中國醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)整體步入高速增長階段。人工智能技術(shù)在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中于智能診療、智能影像識(shí)別、智能可穿戴設(shè)備相關(guān)的智能健康管理、醫(yī)療機(jī)器人等幾個(gè)方面。將人工智能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像的識(shí)別和診斷，以及具有醫(yī)療等級(jí)的智能可穿戴設(shè)備結(jié)合遠(yuǎn)程醫(yī)療的使用，將會(huì)是下一個(gè)熱點(diǎn)。
然而，智能醫(yī)療設(shè)備的開發(fā)卻面臨低功耗、高性能、小體積和縮短設(shè)計(jì)周期等挑戰(zhàn)。我們在探討智能醫(yī)療設(shè)備發(fā)展的同時(shí)，還必須考慮到降低醫(yī)療成本的需要。為此，本刊采訪了TI、Molex、Nordic和安森美半導(dǎo)體等元器件廠商，請他們談?wù)勥@一領(lǐng)域目前有哪些好的解決方案，以及未來將會(huì)如何發(fā)展。
Nordic Semiconductor亞太區(qū)銷售及營銷總監(jiān)Wendell Boyd表示，智能醫(yī)療設(shè)備當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r必須結(jié)合降低醫(yī)療成本的需求這一背景來看待，特別是現(xiàn)在人口老齡化已經(jīng)成為了世界各國社會(huì)的醫(yī)療保健管理問題。這個(gè)問題同時(shí)具有社會(huì)和經(jīng)濟(jì)方面的考量，這讓人們意識(shí)到現(xiàn)代技術(shù)可以助力醫(yī)護(hù)人員從遠(yuǎn)程進(jìn)行多種常規(guī)健康監(jiān)測，意味著許多病患可以留在家中，從而節(jié)省大量的資源。
這種遠(yuǎn)程診斷的趨勢推動(dòng)了對便攜式/可穿戴式智能醫(yī)療設(shè)備的需求。就其電子元器件而言，這意味著必須做到小型化。而Nordic提供的超低功耗（ULP）無線IC，可以為醫(yī)療設(shè)備提供優(yōu)化的設(shè)計(jì)解決方案。Wendell Boyd表示，特別是ULP無線解決方案支持使用可穿戴監(jiān)視器（例如心率監(jiān)視器）進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷并降低成本?！拔覀兊脑S多芯片都是多協(xié)議的，這意味著它們具有多種功能，可以在多種設(shè)備中實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自由度。”他介紹說，“例如，廣東省的一位客戶選擇了我們的nRF52840藍(lán)牙5/低功耗藍(lán)牙多協(xié)議SoC器件，為包含心率監(jiān)測儀的可穿戴腕帶產(chǎn)品提供了無線連接和強(qiáng)大的處理功能?！?/p>
ADI醫(yī)療業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)理俞毅剛介紹說，該公司在醫(yī)療電子的監(jiān)測方面非?？春脙纱箢悜?yīng)用：醫(yī)療影像檢測類和體征信號(hào)監(jiān)測類——尤其在以家庭/個(gè)人醫(yī)療應(yīng)用為新興市場的體征信號(hào)監(jiān)測領(lǐng)域以及醫(yī)療影像檢測市場等應(yīng)用。
ADI希望通過不斷投入并和客戶一起，幫助最終患者（或使用者）和醫(yī)生解決他們所面臨的問題，例如測量精度、使用方便性、成本及可靠性等問題。更希望通過與客戶的不懈努力，開創(chuàng)性地在業(yè)務(wù)模式和產(chǎn)品應(yīng)用形態(tài)等方面突破已有產(chǎn)品形態(tài)的邊界。從而在醫(yī)療電子應(yīng)用方面，為解決人們共同面臨的“看病難，看病貴”、“醫(yī)療資源分布布局”、“分級(jí)診療”以及“完善基層醫(yī)療設(shè)施”等挑戰(zhàn)做出自己的行業(yè)貢獻(xiàn)。
Molex亞太區(qū)營銷經(jīng)理Jamie Yung表示，微型而又智能化的醫(yī)療設(shè)備在全球市場上需要獨(dú)特的解決方案，能夠良好應(yīng)對空間上的約束以及其他的問題。這些挑戰(zhàn)可以是非常實(shí)際的，比如說，將電池安放到微型設(shè)備中。答案則可能是薄膜電池。輕量級(jí)的垂直構(gòu)造使這類產(chǎn)品可以理想應(yīng)用于低功耗的可穿戴式醫(yī)療設(shè)備及消費(fèi)類設(shè)備，并且適合其他基于傳感器的應(yīng)用使用。
安森美半導(dǎo)體醫(yī)療分部亞太區(qū)市場部經(jīng)理?xiàng)钫堉赋?，目前該公司在健康智能醫(yī)療市場上側(cè)重消費(fèi)類產(chǎn)品，把專業(yè)的醫(yī)療設(shè)備通過其先進(jìn)技術(shù)把成本做低，從而從成本上、便利性上更加貼近市場，讓消費(fèi)的群體更廣。同時(shí)結(jié)合市場目前物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的趨勢，對個(gè)人健康提出長期的跟蹤、預(yù)警和建議，從而達(dá)到利用高科技為生活服務(wù)，提升醫(yī)療設(shè)備的服務(wù)質(zhì)量。
俞毅剛介紹說，ADI在光電、生理電勢、生理阻抗、運(yùn)動(dòng)、體溫等各類高精度、高性能、高可靠性的傳感器、信號(hào)處理前端和集成模塊方面，都在為體征信號(hào)監(jiān)測類智能醫(yī)療設(shè)備和可穿戴設(shè)備提供可靠易用的方案。同時(shí)，該公司的COF（Chip-On-Flex）高精度、高集成度的模擬前端，也在為數(shù)字平板X光機(jī)、CT、高端彩色超聲設(shè)備的高質(zhì)量醫(yī)學(xué)圖像的智能診斷提供可靠保證。另外，ADI在電源管理、信號(hào)處理及數(shù)據(jù)通信方面突出的技術(shù)和產(chǎn)品，也為現(xiàn)在和未來的智能醫(yī)療設(shè)備所需的更低功耗、更小體積、遠(yuǎn)程互聯(lián)提供了完整系統(tǒng)級(jí)解決方案。
Molex的Soligie印刷式電子元件采用獨(dú)特的集成式設(shè)計(jì)與制造工藝，可以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的印刷式電子傳感器系統(tǒng)，在印刷式電子基板上整合多種元件（圖1），Jamie Yung表示。這類產(chǎn)品可以應(yīng)用于眾多的智能診斷醫(yī)療設(shè)備，包括可穿戴的傳感設(shè)備在內(nèi)，例如24小時(shí)的心臟監(jiān)護(hù)器等。
談到以高性價(jià)比的方式生產(chǎn)醫(yī)療設(shè)備，Soligie的卷對卷醫(yī)療轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換、層壓和模切工藝的完全集成，適合醫(yī)用級(jí)別應(yīng)用中的膠粘劑和基板使用。同樣，高性能的柔性銀電路解決方案在聚酯基板上采用了細(xì)間距的超窄銀走線以及復(fù)雜的元件，針對傳統(tǒng)上在聚酰亞胺上采用的蝕刻銅走線提供了一種經(jīng)濟(jì)的替代性醫(yī)療技術(shù)。
Wendell Boyd指出，現(xiàn)今的醫(yī)療設(shè)備采用了多種傳感器，根據(jù)軟件算法分析來跟蹤和記錄配戴者的生理狀態(tài)和性能水平，而Nordic的產(chǎn)品支持這種“智能”功能。例如，前面介紹的可穿戴腕帶產(chǎn)品集成了由Nordic SoC器件監(jiān)測的3D加速度計(jì)和心率傳感器，以跟蹤和記錄用戶的健康和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。這款腕帶可用作24小時(shí)動(dòng)態(tài)心率監(jiān)測器、睡眠監(jiān)測器和活動(dòng)跟蹤器，用于記錄所走步數(shù)、行走距離、燃燒的卡路里和活動(dòng)持續(xù)時(shí)間。nRF52840 SoC器件具有一個(gè)64MHz、32位Arm Cortex-M4F處理器，用以管理傳感器的睡眠和運(yùn)動(dòng)算法實(shí)現(xiàn)，以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
楊正龍表示，隨著社會(huì)科技的發(fā)展，醫(yī)療設(shè)備從以前孤立的設(shè)備轉(zhuǎn)變成現(xiàn)在互聯(lián)智能的生態(tài)系統(tǒng)里面的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過大數(shù)據(jù)的分析，可以更加高效定位患者出現(xiàn)的問題。同時(shí)通過萬物互聯(lián)的技術(shù)，可以讓醫(yī)療設(shè)備智能偵測到問題或者潛在風(fēng)險(xiǎn)，自動(dòng)給患者提出相關(guān)預(yù)警。未來的醫(yī)療設(shè)備將不再以孤立的單個(gè)功能設(shè)備存在，而是大智慧大健康醫(yī)療生態(tài)系統(tǒng)里面的組成體，因此對于醫(yī)療設(shè)備互聯(lián)的時(shí)延性、數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)性、準(zhǔn)確性、高集成度等方面都是未來智能醫(yī)療設(shè)備趨勢。
在體征信號(hào)監(jiān)測類設(shè)備，低功耗、診斷級(jí)性能、高集成/小體積、設(shè)計(jì)周期短是目前面臨的挑戰(zhàn)，俞毅剛表示。為此ADI提供了完整系統(tǒng)級(jí)解決方案和參考設(shè)計(jì)，專門技術(shù)團(tuán)隊(duì)提供系統(tǒng)級(jí)的專業(yè)支持和技術(shù)服務(wù)。
在醫(yī)療影像檢測類，如X光平板探測器，設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)有：更低X射線劑量、快速動(dòng)態(tài)圖像、便攜、減少設(shè)計(jì)周期等。CT面臨的挑戰(zhàn)有：更多層數(shù)（16層到64層，到128層，到320層）、更低X射線劑量、更低系統(tǒng)成本、縮短上市時(shí)間等。ADI提供的更高通道數(shù)、完整信號(hào)鏈、更低功耗、更快速、更低噪聲的集成子系統(tǒng)，具競爭力的成本和連貫的路線圖，配合專門的專家團(tuán)隊(duì)提供系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用支持，幫助客戶克服挑戰(zhàn)，加快設(shè)計(jì)到發(fā)布時(shí)間。
Jamie Yung則指出，智能醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)的主要挑戰(zhàn)在微型化方面，而Molex提供的布線系統(tǒng)可以節(jié)省空間，并且高度可靠并具有極輕的重量，同時(shí)還保證了堅(jiān)固性。比如，Molex在2018年底宣布推出全新的微端接產(chǎn)品，適合含有微小構(gòu)件的應(yīng)用使用。該解決方案對于移動(dòng)設(shè)備行業(yè)的供應(yīng)商來說是一種理想的選擇，這些供應(yīng)商往往需要可分離的微端接產(chǎn)品，配合尺寸不斷縮小的元件使用。這類微端接產(chǎn)品不僅僅適用于智能手機(jī)，還可以應(yīng)用到微型化的醫(yī)療設(shè)備當(dāng)中。
Molex還提供一種最暢銷的PicoBlade連接器，可滿足不斷增長的市場需求，在惡劣應(yīng)用中確保安全穩(wěn)固的連接效果。這些市場中就包含了醫(yī)療市場。1.25mm間距的PicoBlade連接器提供四種接頭選項(xiàng)，具有充分的通用性、緊湊型與靈活性。
楊正龍認(rèn)為，智能醫(yī)療設(shè)備是未來的趨勢，需要更多的數(shù)據(jù)分析運(yùn)算提升智能的體驗(yàn)，就需要更高的技術(shù)處理能力，需要植入無線模塊而讓醫(yī)療設(shè)備達(dá)到智能互聯(lián)的特點(diǎn)。同時(shí)，為了達(dá)到無線聯(lián)接不中斷的實(shí)時(shí)性，低功耗的要求是技術(shù)上一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，會(huì)影響到設(shè)備的壽命和節(jié)能指標(biāo)。安森美半導(dǎo)體目前提供革新的“Struix”技術(shù)，可以提供完整的集成方案，從而使醫(yī)療設(shè)備的體積減小，并增加更多的功能。同時(shí)，該公司提供的超低功耗藍(lán)牙低功耗（BLE）產(chǎn)品RSL10，一方面可以提供無線連接的功能，另一方面可以達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先的功耗特點(diǎn)（圖2）。其系統(tǒng)級(jí)封裝（SIP）模塊則將天線、RSL10無線電和所需的所有無源器件集成在一個(gè)僅6mm×8mm×1.46mm的微型封裝中，從而大大減少了開發(fā)成本并加速了設(shè)計(jì)。此外，安森美半導(dǎo)體還推出了RSL10 Mesh，除了提供行業(yè)功耗，還支持藍(lán)牙特別興趣小組（SIG）網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，可提供更多功能。
俞毅剛介紹，ADI推出的業(yè)界首款256通道、24位電流數(shù)字轉(zhuǎn)換器模塊ADAS1131，適合于多通道、小電流采集數(shù)據(jù)的醫(yī)療CT（計(jì)算機(jī)斷層掃描）、工業(yè)和安檢掃描儀，以及光電二極管傳感器應(yīng)用。目前新一代ADAS1135也已推出，在主要性能指標(biāo)上都有大幅度提升，并與ADAS1131封裝兼容，用戶很容易實(shí)現(xiàn)硬件的系統(tǒng)升級(jí)，以及在新設(shè)計(jì)上的新技術(shù)采納。同時(shí)，其還推出了128通道版本ADAS1134。
ADAS1256 COF 256通道集成前端模塊適用于數(shù)字X射線（圖3）。除了單芯片集成256通道、16位分辨率、22μs線路掃描速度等性能外，該解決方案還提供了9種功耗模式?！耙?yàn)槲覀冎?，功耗與噪聲不能同時(shí)達(dá)到低的要求，所以功耗模式的切換功能就能使得用戶自行選擇適應(yīng)當(dāng)時(shí)需求的功耗、噪聲模式。對于病人來說，最關(guān)心的是輻射劑量，因?yàn)樵谧龈鞣N檢查時(shí)，X射線對病人本身也會(huì)造成傷害。對于這點(diǎn)，ADAS1256 COF解決方案降低探測器本身的噪聲，所以在X射線劑量很少時(shí)，低噪聲的探測器也能夠接收并清晰呈現(xiàn)圖像?！庇嵋銊傉f。
“我們的新路線圖產(chǎn)品的規(guī)劃中，進(jìn)一步優(yōu)化速度和功耗，以及集成更多系統(tǒng)級(jí)功能的產(chǎn)品，也將很快面世，并已在行業(yè)重要客戶中實(shí)際測試和最終產(chǎn)品開發(fā)。”他補(bǔ)充說，“另外在超聲的模擬前端芯片解決方案方面，ADI的相關(guān)產(chǎn)品一直引領(lǐng)著行業(yè)內(nèi)類似產(chǎn)品和方案的趨勢?！?/p>
除了以上醫(yī)療影像檢測應(yīng)用中的主打技術(shù)和產(chǎn)品，在體征信號(hào)監(jiān)測方面，ADI還提供專業(yè)的監(jiān)護(hù)類產(chǎn)品（多用于醫(yī)院內(nèi)）和可穿戴產(chǎn)品（個(gè)人消費(fèi)品或個(gè)人健康產(chǎn)品）?！熬唧w來說，ADI在光電技術(shù)、生理阻抗測量、生理電勢采集、溫度、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測以及環(huán)境相關(guān)（如氣體、CO2以及紫外線監(jiān)測等）等領(lǐng)域都有持續(xù)投資，并且產(chǎn)品方案在市場上獲得了極大認(rèn)可。”他指出，尤其是在光電法測量生理體征信號(hào)方面，ADI的ADPD系列傳感器及信號(hào)處理方案，正在被幾乎所有大的品牌客戶設(shè)計(jì)使用?？捎糜谠\斷級(jí)產(chǎn)品，也適用于消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品相關(guān)的體征信號(hào)的采集，例如心率、血氧含量等。
此外，ADI還提供低功耗、單導(dǎo)聯(lián)、心率監(jiān)護(hù)儀模擬前端（AFE）——面向新興的健身設(shè)備、便攜式/佩戴式監(jiān)控設(shè)備和遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)設(shè)備的ECG信號(hào)調(diào)理而設(shè)計(jì)——以及面向便攜式醫(yī)療保健領(lǐng)域的高精度、低功耗片上計(jì)量儀和運(yùn)動(dòng)檢測用3軸數(shù)字MEMS等產(chǎn)品。
Jamie Yung則指出，下一代智能醫(yī)療設(shè)備的微型化設(shè)計(jì)，需要采用既能夠最優(yōu)利用空間并減輕重量，又能提供更多功能的制造技術(shù)。Molex提供的構(gòu)造解決方案包括成型互連設(shè)備（MID）和激光直接成型（LDS）技術(shù)；將它們結(jié)合到一起后，則可以在一個(gè)三維封裝內(nèi)集成各種功能，從而實(shí)現(xiàn)高度緊湊而又輕量級(jí)的高性能設(shè)備。
MID是一種三維熱塑性載體，它集成了導(dǎo)電的金屬表面，從而創(chuàng)造出真正的機(jī)電裝置。Molex提供一系列的MID技術(shù)，而激光直接成型（LDS）就是其中最常見的一種。LDS采用了3軸激光，在已經(jīng)使用專用催化樹脂成型的MID的表面上建立起走線。
此外，Molex旗下的Temp-Flex生產(chǎn)專用的電線和電纜產(chǎn)品，在研發(fā)上進(jìn)行了大力的投資，為包括醫(yī)療在內(nèi)的眾多專業(yè)市場提供技術(shù)解決方案。為了確保產(chǎn)品的質(zhì)量與一致性，Temp-Flex采用了裝備齊全的現(xiàn)場制造設(shè)施。使用的擠壓工藝?yán)昧撕酆衔锝^緣層，專注于對醫(yī)療行業(yè)中薄壁的保護(hù)，并可提高在電子行業(yè)中的加工速度。Temp-Flex的全部產(chǎn)品線通常是針對極端條件和惡劣環(huán)境而設(shè)計(jì)，符合RoHS的規(guī)定，具備了醫(yī)療行業(yè)所需的全部可靠性，適合需要加固解決方案的用例和環(huán)境使用。
Wendell Boyd介紹，2018年Nordic推出了nRF52840多協(xié)議SoC器件。這款SoC器件支持復(fù)雜的藍(lán)牙5/低功耗藍(lán)牙和其他低功耗無線協(xié)議應(yīng)用，而這些應(yīng)用在以往是無法通過單芯片解決方案來實(shí)現(xiàn)的?！扒懊娼榻B的可穿戴腕帶通過nRF52840 SoC所提供的低延遲低功耗藍(lán)牙無線連接功能，將健康、運(yùn)動(dòng)和睡眠數(shù)據(jù)同步到用戶的藍(lán)牙4.0（及更高版本）智能手機(jī)或平板電腦上，可通過配合的應(yīng)用程序查看信息。該應(yīng)用程序同時(shí)提供iOS和安卓版本，集成了運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、體重管理和睡眠監(jiān)測功能?！彼a(bǔ)充說。
此外i，他透露，Nordic最近還與一家位于深圳的醫(yī)療技術(shù)公司合作設(shè)計(jì)了一款“指夾”血氧儀。在這個(gè)案例中，客戶選擇了Nordic的nRF52810低功耗藍(lán)牙SoC器件，以提供血氧儀所需的處理能力和無線連接；血氧儀使用專有算法和無創(chuàng)光學(xué)方法來測量配戴者當(dāng)前的血氧飽和度（SpO2）、脈搏率（PR）和血流灌注指數(shù)（PI）。
nRF52810采用功能強(qiáng)大的64MHz、32位Arm Cortex-M4處理器設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)SpO2信號(hào)采集、SpO2算法運(yùn)行，并為配戴者的藍(lán)牙4.0（及更高版本）智能手機(jī)或平板電腦提供低延遲的低功耗藍(lán)牙無線連接
最近，Nordic還研發(fā)了nRF91系列蜂窩IoT模塊產(chǎn)品。例如其中的首款nRF9160 SiP模塊，其尺寸僅為10mm×16mm×1mm，適用于緊湊型可穿戴醫(yī)療設(shè)備。這款完整的解決方案集成了蜂窩連接和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可能需要的所有功能，外部僅需要配置電池、SIM以及天線。
楊正龍則表示，安森美半導(dǎo)體擁有獨(dú)特豐富的IP技術(shù)，可以提供集成度高、功耗低、產(chǎn)品小型化的特點(diǎn)?！袄秘S富的醫(yī)療行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，我們可以根據(jù)客戶的需求定制化產(chǎn)品，做到差異化支持，最后達(dá)到客戶產(chǎn)品的獨(dú)特性?！彼赋?。
俞毅剛指出，ADI以上各產(chǎn)品和方案，都不是單一的一代產(chǎn)品，而是具有戰(zhàn)略規(guī)劃的系列產(chǎn)品，目的是盡量引領(lǐng)市場的發(fā)展趨勢，解決用戶系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用難題和最終用戶使用體驗(yàn)的全面提升。所以在性能提升和成本優(yōu)化方面不斷改進(jìn)，進(jìn)而鞏固性價(jià)雙面優(yōu)勢的市場地位。“當(dāng)然，對于不同的應(yīng)用場景和具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)以及用戶的判別條件的差異，有不同的相對性能比較結(jié)論。通常情況下，我們的新產(chǎn)品在總體性能上的提升至少要在前一代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上提高1/3或以上。多數(shù)情況下我們都能實(shí)現(xiàn)更大幅度的性能。對于開創(chuàng)性的產(chǎn)品，通常幫助整機(jī)廠商帶來的性能提升會(huì)更顯著。當(dāng)然，我們通常不會(huì)在整體性能提升的同時(shí)，給用戶帶來系統(tǒng)級(jí)成本上的增加?！彼偨Y(jié)說。
Jamie Yung則強(qiáng)調(diào)，對患者使用的醫(yī)療設(shè)備，其受控滅菌作業(yè)在醫(yī)療領(lǐng)域仍然是一個(gè)最苛刻的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，Molex有一處獲ISO13485認(rèn)證的100,000級(jí)潔凈室設(shè)施，從而在醫(yī)療級(jí)別外科電纜和非外科電纜的生產(chǎn)過程中確保與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管要求的完全合規(guī)。
對醫(yī)療級(jí)連接的需求也通過Molex的MediSpec醫(yī)用塑料圓形（MPC）連接器系統(tǒng)得到了滿足。MediSpec醫(yī)用塑料圓形（MPC）互連系統(tǒng)將最優(yōu)的性能與易用性結(jié)合到了一起，整合了經(jīng)驗(yàn)證的高性價(jià)比技術(shù)來滿足醫(yī)療設(shè)備用戶嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的要求。
通過一系列緊湊的高性能天線，Molex還為醫(yī)療設(shè)備的無線連接提供支持。這些天線具有多種形狀系數(shù)，適合醫(yī)療應(yīng)用以及物聯(lián)網(wǎng)、汽車和工業(yè)部門采用的全部常見的天線協(xié)議與頻率。
