医疗与保健电子的新机遇

医疗设备云端应用需要小体积和低功耗

　　我们希望把医疗设备连接至云端，就像其它设备一样，以便把健康数据集中起来，这里数据是很重要的。联网的医疗设备通常是可穿戴产品或其它小型物品，比如个人药物输送装置。所有这些设备有一个共同点就是它们都是电池供电，而且通常是小尺寸的。因此，一个联网解决方案必需体积很小，并且使用很少的电能。

　　低功耗蓝牙是用于所有新型智能手机并且符合这些要求的无线技术。低功耗蓝牙经过了数年的发展，可以更好地满足上述应用需要。蓝牙5的空中数据流量增加了一倍，这意味着它可以更快速地传递大量数据，或者只需一半的时间便可以传递同样数量的数据。使用无线电传送或接收数据时，蓝牙解决方案从电池中提取电能，其余时间应当处于睡眠状态。因此，如果发送相同数量的数据，速度为原来的两倍，无线电开启时间仅为一半，因此仅需使用一半的电能。

　　第三代低功耗蓝牙系统级芯片解决方案

　　Nordic目前提供第三代低功耗蓝牙系统级芯片解决方案nRF52系列。这个系列包括入门级直至主流和高端的器件产品。Nordic所有nRF52系列器件和低功耗蓝牙软件堆栈均符合蓝牙5要求。这些器件均是真正的系统级芯片解决方案，带有嵌入式ARM Cortex M4F微控制器、RAM、闪存和其它外设。它们可以在许多应用中用作单芯片解决方案，还可与其它外部MCU一起用作连接解决方案。

医疗产品面临高精度和低成本的要求

　　从医疗电子近几年的发展趋势来看，元器件的需求是随着医疗电子设备的定位而动态变化的。在家用保健类设备中，对于元器件的需求主要是以小尺寸、低成本作为主要诉求。而高风险、高可靠性的植入式设备和影像设备对于产品可靠性有着严苛的要求，同时要求小尺寸和长久生命周期。而在人工智能(AI)大规模普及的时代，可以预见，对于模块化、可重复使用提出了更高的要求。

　　如今，越来越多的医疗设备已经可以实现与网络的连接，或者相互之间的连接，使用村田的无线连接模块可以达到出色的射频通信性能。村田BLE(Type ZF Bluetooth SMART module)模块拥有小尺寸、低功耗特点，村田的无线连接模块也能够很容易地在大多数设备中建立连接，可以应用于家庭监测，血压计、血糖仪等医疗设备的连接。

　　村田提出了将存储病人信息的HF RFID标签植入于输液袋上这一创新设想。通过储存好信息的RFID标签，医生和护士能够更加直观地了解病人的情况。护士在给病人用药前，可以通过RFID标签比对相关信息，从而大大减少因人工失误而导致的医疗事故的发生。此外，这些超小型标签还可以贴在试管和培养皿上，有效提高血样测试和实验效率。

　　村田“间接接触BCG心脏冲击扫描解决方案”BCG模块搭载在床下，通过感知人体的心跳引起的机械振动就能快速精确地监测睡眠、心率、呼吸率等指标。该方案的核心技术是通过MEMS传感器来收集各类信息，并运用村田算法，在错综复杂的信息中层层筛选出心率、心率变化、泵血功能以及呼吸率等有效数据。同时，该装置内搭载了无线通信模块，可以将收集到的信息上传到云端服务器，实现远程实时监测人们的睡眠状态，不仅开创了医院临床病患监护新手段，同时也可以辅助日常居家生活。

CT、MRI 等产品需要大功率高压组件

　　中国政府致力于进行全面的医疗改革，不仅有助于维持市场需求的高增长率，也能为中国制造商扩展更多的发展空间和时间。例如，上海和海南正在推动在所有公共设施中加设自动体外心脏去颤器(AED)。如今，中国企业生产的超声波、患者监测和生化分析仪等中端医疗产品在市场中非常成熟。

　　在CT、MRI 等高端产品方面，主要的门障之一是大功率高压组件的研发，随着开发技术逐渐改善和吸收国外技术经验。一些大型国内生产商已经拥有自己的技术来开发这类的高端产品。现在大多数中国制造商仍然依赖进口这种关键的大功率高压组件。在不久的将来，预计大多数这些组件将被本地制造或纯本地研发的产品所取代。

　　TDK医疗电子产品

　　TDK为CT、MRI、除颤器等公司的大功率仪器提供坚固耐用、性能可靠的大功率元件。这些元件包括爱普科斯(EPCOS) 螺端和焊针型电解电容器、标准及定制版EMC滤波器、压敏电阻、缓冲薄膜电容器、功率薄膜电容器等。

　　爱普科斯铝电解电容器在直流链路和高纹波电流负载的应用中具有非常好的表现。在85℃至105℃温度范围内安装有螺钉或焊针型的选择，其优势还包括低等效串联电阻(ESR)和低内热阻值，在高频率工作条件有出色的纹波电流能力，高电流性价比，结构紧凑，体积小。B43310/330低成本系列提供2000小时使用寿命，B43320/340系列也提供5000小时使用寿命，B43703/723和B43713/733系列分别提供高达12000和15000小时的使用寿命。

　　爱普科斯高功率薄膜电容，例如缓冲电容器。该B32651..656和B32686系列涵盖1nF至8.2μF的直流电压250V~2kV应用。此外，爱普科斯标准化或订制的B32365系列功率薄膜电容器适用于新兴的除颤器市场。这些产品具有高功率存储和放电能力以及高可靠性，坚固耐用而被知名的除颤器客户采用。

远程医疗解决方案要求小型化和便携性

　　电子设备微型化方面的进展，以及电子传感器使用数量上的快速增长，现在都为设计人员提供了更多的选择。多功能或者“融合”式的使用形式都促成了“远程医疗”的发展，在这种情况下，对于远程监护的使用以及患者的诊断来说，成本与舒适度是两个强有力的推动因素。

　　对于远程医疗设备，要求具有便携性，往往还需要可以穿戴，这就为设计带来了一系列的挑战，包括使组件微型化，以及使互联系统尽可能的紧凑并具有柔性。然后，还需要无线功能，一般要求能够同时提供 WiFi 和蓝牙的无线功能，此外还要考虑到相应的软件堆栈。这样一来，就进一步的要求在极为受限的空间内设计天线时，确保天线的功能不受干扰。

　　Molex远程医疗解决方案

　　Molex远程医疗解决方案中一个值得注意的例子就是Phillips-Medisize提供的myBETAapp和BETACONNECT Navigator软件。这一软件解决方案可结合该公司的BETACONNECT电子自动注射器使用。罹患缓解型多发性硬化症的患者自己使用该注射器即可自动注射倍泰龙药物。患者现在可以将自己的自动注射器连接到手机或电脑上安装的、最新开发的myBETAapp应用，与BETA的护士及医疗团队共享注射数据。通过BETACONNECT Navigator来查看这些数据，有可能使医疗团队获得对于患者药物注射历史的更深入的认识。

　　在类似的应用方面，Molex还提供Polymicro纳米毛细管，该产品突破了传统上一微米的孔径屏障，可提供内径(ID)从200 到1000nm的毛细管。其医疗应用包括药物输送、流量控制系统、临床和诊断设备，以及可穿戴的药物输送装置。

　　参考文献：

　　[1] Mark de Clercq.传感器、集成和电源管理的进步推动可穿戴技术的发展[J].电子产品世界,2016(5):21-23.

　　[2] Dave Moon.满足穿戴式产品对于超小型环境光传感器的需求[J].电子产品世界,2016(7):22-24.

　　[3] 蔡卓卲.可穿戴市场分析：市场策略影响市场走向[J].电子产品世界,2016(9):6-6.

　　[4]孙丽萍,蔡光跃,周银锦,等.手持式医疗设备电源的纹波和噪声的分析和测量[J].电子产品世界,2016(11):73-75.

　　[5] 迎九,金旺.可穿戴设备中的传感器应用需求及趋势[J].电子产品世界,2016(6):21-24.

　　本文来源于《电子产品世界》2017年第12期第16页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。