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作者：安森美半導體醫療及無(wú)線(xiàn)部業(yè)務(wù)營(yíng)銷(xiāo)Steven Dean 半導體是日常使用的眾多創(chuàng )新電子設備的核心。尤其在醫療健康技術(shù)領(lǐng)域更是如此，它們結合先進(jìn)的低功耗(甚或無(wú)電源)傳感器和聯(lián)接方案。把這些技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的便利和普及相結合，促成醫療市場(chǎng)領(lǐng)域迅速上升的趨勢。 市場(chǎng)估計，未來(lái)五年，醫療應用的增長(cháng)將近10%，部分由對醫療成像和醫院設備的需求推動(dòng)。但增長(cháng)最快的領(lǐng)域是便攜式設備，包括可穿戴技術(shù)和非處方藥方案，如“助聽(tīng)器(hearables’)”。在人口老齡化、移動(dòng)化、更注重健康的背景下，能夠在家中和工作中監測健康的便利正推動(dòng)著(zhù)越來(lái)越大的需求。 醫療市場(chǎng)推動(dòng)力和應用 隨著(zhù)醫學(xué)的進(jìn)步，新的測試被開(kāi)發(fā)出來(lái)，通常由新的設備所支持甚或促成。超聲波和CAT掃描儀等設備支持對病人進(jìn)行非侵入性評估，從而降低風(fēng)險和成本。在有必要進(jìn)入病人體內處，有新一代可植入設備，包括心臟除顫器和起搏器，以及可注射的監測器，乃至可以無(wú)線(xiàn)傳輸數據或圖像的可吸收電子設備。 在市場(chǎng)的“非處方藥”端，可穿戴健身追蹤器讓用戶(hù)更加了解其基本功能和活動(dòng)水平，并采用更好的生活方式。測量和傳達臨床數據而不是活動(dòng)數據的可穿戴設備，在市場(chǎng)上不斷涌現，以支持對各種常見(jiàn)疾病的監測和治療。同時(shí)，稱(chēng)為“助聽(tīng)器”的設備正在進(jìn)入可直接訪(fǎng)問(wèn)的在線(xiàn)或實(shí)體零售市場(chǎng)，帶來(lái)了前所未有的功能水平。 推動(dòng)醫療市場(chǎng)的因素有很多；在大多數地區，人們的壽命通常更長(cháng)，因此，總體人口在老齡化。這只是導致發(fā)病率上升的一個(gè)因素，而心臟病、糖尿病和哮喘等慢性病，需要對患者進(jìn)行定期監測。監測趨于在醫院和醫生辦公室以外進(jìn)行，部分原因是我們繁忙的現代生活，需要將必要的監測納入我們的工作和旅行日程。這也是由成本驅動(dòng)的；病人使用創(chuàng )新的電子設備，在家自己就可以監測，這費用比在醫院花錢(qián)請醫療專(zhuān)業(yè)人員監測要便宜得多。 技術(shù)推動(dòng)的醫療方案 尤其是在新的、增長(cháng)更快的便攜式醫療領(lǐng)域，包括可穿戴設備和助聽(tīng)器，成功的方案有賴(lài)于功能、便攜性和低功耗運行的結合。無(wú)線(xiàn)通信的能力是另一個(gè)關(guān)鍵特性，因為這些超小型設備尺寸小，又沒(méi)有電力資源來(lái)添加觸覺(jué)接口或顯示器。藍牙低功耗等短距離通信技術(shù)支持醫療設備利用移動(dòng)設備(如智能手機和平板電腦)的屏幕作為接口及接收數據，并通過(guò)IoT向更廣泛的世界提供極重要的聯(lián)接。 器件技術(shù)特別是半導體的最新進(jìn)展，已反映出這些趨勢，及增加的功能、減小的尺寸和更低的功耗是重要和常見(jiàn)的主題。雖然醫療行業(yè)在推動(dòng)這些變革的說(shuō)法具有爭議性，但這些變革在推動(dòng)醫療行業(yè)確是事實(shí)。器件和半導體技術(shù)的最新創(chuàng )新使得能夠開(kāi)發(fā)現代消費者需要的醫療設備，并使消費者能夠從中獲得巨大益處。其實(shí)在很大程度上，半導體創(chuàng )新的步伐正在推動(dòng)醫療設備創(chuàng )新的步伐。 雖然可穿戴設備和助聽(tīng)器很小，但它們仍然是完整的系統，結合處理能力、內存、外設、傳感器和通信以及使系統正常運行所必需的分立器件。這些常被忽視的小器件通常也提供電路保護，而且在許多方面，與更精密的器件一樣重要。 安森美半導體是專(zhuān)注于便攜式醫療設備之器件和技術(shù)的典范，提供廣泛的產(chǎn)品和支援服務(wù)，如專(zhuān)門(mén)針對這一市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境和工具，包括提供高度集成、高能效方案的極其緊湊的系統單芯片(SoC)。 如安森美半導體的藍牙5認證的無(wú)線(xiàn)電RSL10系列。RSL10提供超低功耗互聯(lián)，接收功耗僅7 mW，在睡眠模式下功耗可忽略不計，僅62.5 nW。 
圖1：RSL10 為微型醫療設備提供超低功耗互聯(lián) 這些數字意味著(zhù)兩次充電之間間隔的時(shí)間更長(cháng)，即使在使用非常小的電池時(shí)也是如此。 RSL 10只需要約10個(gè)外部器件來(lái)支持一個(gè)完整的方案，且占位僅5.50mm2，易于納入最小的醫療設備如助聽(tīng)器中。
圖2：精密的可穿戴設備將大量技術(shù)打包到非常小的空間中 為更易于導入設計，RSL10可作為一個(gè)完整的、系統級封裝(SiP)方案，把天線(xiàn)、RSL10無(wú)線(xiàn)電SoC和所有無(wú)源器件集成在一個(gè)微型方案中。 通過(guò)智能手機和平板電腦等設備聯(lián)接到互聯(lián)網(wǎng)，可以使用應用程序配置如助聽(tīng)器之類(lèi)的超小型設備，以及為這些設備提供基于云的管理和臨床支持。它還提供接入重要的空中固件(FOTA)更新，以便于添加額外的特性和功能到已在使用的設備。 如果確保微型醫療設備是高能效的和聯(lián)接是重要的，那么確保它們不受外部電干擾的損害至關(guān)重要，尤其是對于如心電圖(ECG)、自動(dòng)體外除顫器(AED)和起搏器等設備。在便攜式/可穿戴設備中，由于電干擾導致的故障風(fēng)險被提高，因為它們可能用于未知和不斷變化的公共環(huán)境中。這里，如多通道瞬態(tài)浪涌抑制器(TSS)之類(lèi)的器件具有重要的作用。
圖3：簡(jiǎn)單的器件（如TSS）為關(guān)鍵設備（如起搏器）提供必要的保護 這些微型器件安裝在醫療設備的輸入信號線(xiàn)上，并提供多達10個(gè)通道的電氣保護，確保該設備最可靠地發(fā)揮預期的功能。 總結 隨著(zhù)人口老齡化，壽命比前幾代人長(cháng)很多年甚至幾十年，創(chuàng )新的聯(lián)接的便攜式或可穿戴保健產(chǎn)品變得更加重要。適合忙碌的、移動(dòng)的現代生活方式的醫療監控可以在極小的封裝中提供更多的功能，同時(shí)僅消耗毫瓦甚至納米瓦級的功率。 這些現代設備需要能夠測量、處理和通信，挑戰設計人員在僅僅幾平方毫米的PCB占位提供全集成的系統。至關(guān)重要的是，這些器件不僅要可靠，還要提供消費者所需的功能和使用壽命。最近在器件技術(shù)方面，特別是在先進(jìn)的小型化和高度集成的半導體領(lǐng)域的創(chuàng )新，正在推動(dòng)這一快速發(fā)展市場(chǎng)領(lǐng)域的步伐。簡(jiǎn)而言之，技術(shù)進(jìn)步正在把病人需要的設備變成他們想要的設備。 |
