广告
广告
便携式医疗设备走向高可靠性和低功耗 远程医疗技术崭露头角
您的位置 资讯中心 > 市场解读 > 正文

便携式医疗设备走向高可靠性和低功耗 远程医疗技术崭露头角

2012-05-21 17:16:15 来源:半导体器件应用网 点击:14843

【哔哥哔特导读】便携式医疗电子将在近年内迎来快速发展。从美高森美、爱特梅尔、德州仪器、微芯科技、奥地利微电子、安森美、飞兆等医疗设备主流厂商主要产品的特点,我们可以看到便携式医疗设备的发展方向,进一步了解如何应对市场对小型化、便携化的需求,提高医疗设备的安全可靠性,努力实现低功耗与低成本共赢,不断创新,走向远程无线医疗的未来。

摘要:  便携式医疗电子将在近年内迎来快速发展。从美高森美、爱特梅尔、德州仪器、微芯科技、奥地利微电子、安森美、飞兆等医疗设备主流厂商主要产品的特点,我们可以看到便携式医疗设备的发展方向,进一步了解如何应对市场对小型化、便携化的需求,提高医疗设备的安全可靠性,努力实现低功耗与低成本共赢,不断创新,走向远程无线医疗的未来。

关键字:  低功耗,  医疗设备,  便携式,  单片机,  物联网,  远程无线医疗

随着全球经济的加速发展、医疗支出能力的不断增强以及人们对自己的健康状况越来越关注,便携式医疗产品得到快速发展。在众多知名厂商的医疗设备产品中,我们看到高度集成与低功耗几乎成为其共同特点。对于医疗设备而言,尤其是便携式设备,更低的功耗意味着更高的能效和更长的使用寿命。低功耗已经成为便携式设备发展的必然趋势,而小型化、安全可靠、无线远程医疗更是人们追求的目标。

从主流厂商产品特点看医疗设备发展走势

美高森美——超低功率无线IC占有最大的市场份额

美高森美提供业界领先的超低功率无线遥测(wireless telemetry)技术、可定制系统单芯片(customizable System-on-Chip,cSoC)解决方案、高压开关和RF器件,以及用于医疗应用的传感器、控制和浪涌保护解决方案。这些解决方案已用于起搏器、神经刺激器(neurostimulator)、去纤颤器、磁力共振设备、放射治疗设备等医疗设备,以及用于植入式、口服式、可佩戴和仪器仪表应用的各种无线监控和医疗器材。在植入式和口服式传感器领域,美高森美的超低功率无线IC占有最大的市场份额。

对于便携式医疗设备市场,美高森美公司产品营销总监Mauricio Peres表示:“我们的可定制SoC器件提供了数项优势和解决方案,用于实现下一代手持式便携应用。这些优势包括低功率、小占位面积封装、设计安全、上电即行、高集成度和低成本特性。”鉴于更多的设备趋向便携式并依靠电池供电,功率已成为系统设计人员的第一或第二关注点。在评估不同FPGA技术的功耗时,需要研究四种基本的功率成分:静态功耗;动态功耗;上电(或启动功率);配置功率。美高森美FPGA采用真正的非易失性技术,因为它们没有使用数百万个高耗电SRAM结构位单元,并且快闪单元的尺寸比SRAM单元显著减小,因而显著实现了功率降低。这导致其静态功率显著低于使用SRAM的解决方案,使得快闪FPGA适用于功率敏感的手持式应用。

美高森美公司产品营销总监Mauricio Peres

相比最接近的低功率竞争产品,Mauricio Peres强调:“我们的IGLOO® 低功率FPGA可助力工程师实现高十倍的电池寿命,而 IGLOO PLUS低功率FPGA的每个I/O,更可提供相比最接近的竟争产品多16倍的功率节省。这是由于这些器件在系统运行的所有五个阶段,都能实现整体出色的整体功率曲线和更低的功耗。”

爱特梅尔——AVR XMEGA B系列和SAM3U系列 的高集成度

爱特梅尔AVR XMEGA B系列高度集成了典型便携式医疗设备所需的强大特性,爱特梅尔公司微控制器事业部高级市场行销经理赵宗慧举例道:“如USB全速器件、4x40段LCD控制器、每秒采样二百万次的 16通道12位ADC、及在32MHz下数据吞吐量高达32MIPS的CPU处理能力。”由于具有高集成度,可以省去许多外部元件,帮助客户节省更多的总体材料清单(BOM)成本。另外,基于Cortex-M的SAM3U系列也高度集成了典型便携式医疗器件所需的众多特性。此外,由于具有高集成度(如集成高速USB PHY),省略了外部元件,SAM3U系列可以帮助客户节省更多总体BOM成本。与AVR XMEGA B一样,SAM3系列也具有几种低功耗模式。

爱特梅尔公司微控制器事业部高级市场行销经理赵宗慧

为了提供全面的开发解决方案,爱特梅尔还与业界领先的MEMS传感器供应商合作,包括旭化成微电子(AKM)(电子罗盘)、博世(Bosch)(加速器和气压计)、霍尼韦尔(Honeywell)(电子罗盘)、应美盛(InvenSense)(陀螺仪)、Kionix(加速计)和欧斯朗(Osram)(环境照明、接近和手势识别)。所有传感器软件驱动器均可接入到爱特梅尔软件框架(Atmel Software Framework, ASF)内,为嵌入式系统开发人员的程序开发项目提供了一站式解决方案。

爱特梅尔所有微控制器(包括SAM3和AVR XMEGA)均获得爱特梅尔QTouch技术(能够简便地实施触摸按键、滑条和滚轮)与爱特梅尔的RF无线器件(适于IEEE 802.16.4、ZigBee和ISM应用的AT86RF23x系列,提供领先的RF链路预算(高性能)和业界最低的功耗)的支持。为了帮助开发人员加速系统开发和原型构建,爱特梅尔提供各种免费的软件套件、各种硬件评测及开发工具套件和模块。

TI——加大了对医疗电子产品的开发力度(ADS1298、AFE5807与AFE5808等)

“近年来TI加大了对医疗电子产品的开发力度,之前推出的诸多产品已在市场中引起强大反响。”TI中国区高性能模拟产品业务拓展经理宋浩然表示。例如,面向 ECG与 EEG应用推出的全面集成型模拟前端系列首款产品ADS1298、面向中高端频谱多普勒超声波设备推出的两款具有连续波 (CW)多普勒混频器的集成型模拟前端 AFE5807与AFE5808,以及基于ADS1298系列推出的业界首批支持片上呼吸阻抗测量的全面集成型模拟前端ADS1298R等。

TI中国区高性能模拟产品业务拓展经理宋浩然

今年4月,TI最新推出了5款面向生物电势测量应用的全面集成型 AFE,进一步壮大了其屡获殊荣的 ADS1298模拟前端 (AFE)产品阵营。此心电图 (ECG)及脑电图 (EEG) AFE是率先通过 1至 2个通道提供 16位和 24位分辨率的产品。与分立式方案相比,这些器件可将功耗锐降 94%以上,将所需板级空间降低 86%,可满足便携式医疗、运动及健身设备的需求,集长时间电池使用寿命、更小、更轻以及更便携于一体。ADS1298系列模拟前端以其卓越的创新设计曾荣获 EDN中国、电子工程专辑、电子系统设计、今日电子以及 EN-Genius等媒体授予的各种殊荣。

Microchip——医疗设备发展趋势核心即单片机,需具更多功能和性能

“经过与数百家便携式电子医疗设备公司合作,我们发现开发可供非专业人员使用的设备是主流趋势。这一趋势的核心就是单片机(MCU)。制造便携式智能电子医疗设备需要单片机具有更多功能和更强性能。MCU的作用是采用合适的算法和编程数据,实现设备的既定功能。”Microchip Technology Inc.医疗产品部营销经理Marten L. Smith说道。

Microchip Technology Inc.医疗产品部营销经理Marten L. Smith

为了实现当今便携式医疗设备所需的功能,Microchip提供具备创新功能的MCU和其他产品,例如:采用电容触摸实现人机接口(按钮和滑动条等)的MCU和软件;集成图形和LCD控制器的MCU;集成MCU及用于有线连接的独立控制器和收发器(用于USB-OTG和以太网等)。这些创新的特性对于当前和下一代电子医疗设备的设计和制造至关重要。Microchip提供这些重要特性,使得电子医疗设备的制造商可以快速而颇具成本效益地将产品推向市场。

奥地利微电子——主推低功耗LDO稳压器和直流/直流转换器,向更长电池使用寿命发展

在医疗设备领域,奥地利微电子营销总监Jerry Koontz介绍:“我们应用最广的主导零部件是低功耗LDO稳压器,该产品采用1-2微安静态电流,且噪声较低。而第二大应用产品就是低功耗直流/直流转换器,提供轻负载高效率。便携式产品正呈现出向更长电池使用寿命发展的总体趋势。”

奥地利微电子营销总监Jerry Koontz

现今,奥地利微电子在便携式医疗设备领域的其他产品还包括用以自动调节显示器亮度来延长电池寿命和置于脉搏血氧仪中的光传感器,以及用以流体性质分析的色彩传感器。

安森美半导体——Q32M210MCU辅以高精度模拟前端和超低功耗特性

安森美半导体近期开发了Q32M210精密混合信号微控制器(MCU),专门用于便携感测应用,如便携医疗设备。Q32M210专为这些应用而设计,故能提供高精度、可预测的工作及高能效。这小外形因数MCU采用32位ARM® Cortex™-M3内核,辅以高精度模拟前端和超低功耗特性。

飞兆——主要挑战是防止静电放电(ESD)造成的损坏

在推出新产品时,飞兆半导体医疗部门应用工程师Edmund Suckow表示:“我们面对的一个主要挑战是防止静电放电(ESD)造成的损坏。我们亦为现有的模拟开关、逻辑和低压MOSFET等IC增加了额外的ESD保护。”

飞兆半导体医疗部门应用工程师Edmund Suckow

如何应对市场对小型化、便携化的需求

目前,医疗电子产品的使用已不再局限于传统的专业医疗机构,家庭护理方面的应用正在急速扩张,应用场合的移转对医疗电子产品的小型化、便携化提出了更高的要求。各厂商如何应对市场发展要求?

正如前面所提及的,爱特梅尔的微控制器(基于Cortex-M的SAM3系列和AVR XMEGA)高度集成了强大的特性,包括USB、LCD控制器、高精度模拟,以及低功耗模式,符合微型化(高集成度 = 省略外部元件 = 节约线路板空间和成本 = 微型化)和便携性的发展趋势(低功耗 = 电池供电设备的电池使用寿命延长 = 便携性)。

在减小封装尺寸方面,飞兆半导体处于发展趋势的前沿。Edmund Suckow表示:“在某些情形下,我们的器件封装甚至远远小于某些较小批量医疗设备合同制造商的要求。”飞兆半导体现有的最小MOSFET采用0.8 x 0.8mm MLP封装。

安森美半导体消费者健康产品线高级经理Jakob Nielsen先生认为,小型化主要通过减少医疗产品内的元器件总数量来实现。安森美的Q32M210 MCU在单芯片内集成了多种模拟及数字功能,包括可重配置传感器接口、闪存、实时时钟、电源管理及多种通信接口。Jakob Nielsen指出:“我们在系统级芯片(SoC)设计积累的专知和技术源自我们十余年设计小型助听器数字信号处理器的经验。这经验也使我们具备低功耗设计的深厚经验,协助便携医疗设备制造商减小其为设备供电的电池尺寸及数量。”

安森美半导体消费者健康产品线高级经理Jakob Nielsen先生

为了推出更多适用于家庭和其他领域的便携式电子医疗设备,Marten L. Smith分析道,将前面提到的关键功能集成到单颗MCU芯片中非常重要。例如,便携式血压计需要电容触摸控制、LCD控制器、前端模拟信号链、电机控制和连接功能,以上功能都要集成到一颗MCU芯片中。便携式血糖仪需要将上述除电机控制外的所有功能集成到一颗MCU中。Microchip的先进技术可以将这些功能集成到单颗低成本PIC® MCU芯片中。

他还举例道:“我们的一款超低成本8位PIC MCU系列PIC16LF190X将LCD控制、10位ADC和电容触摸传感等诸多功能集成到一颗MCU芯片中,并且休眠电流低至30 nA。低成本的8位PIC16F178X系列MCU具有更多功能,集成了包含运放、全差分12位ADC和8位DAC的模拟信号链、用于电机控制的高精度PWM以及电容触摸传感等模块,其休眠电流低至50 nA。”Microchip还针对全集成医疗设备解决方案提供低成本的16位MCU性能,具备的功能有LCD控制、具有USB-OTG的连接功能、电容触摸传感、电机控制功能、10位DAC,以及包括运放和16位/12位ADC的集成模拟信号链。Marten L. Smith总结:“由于上述三款MCU能够有效处理电子医疗设备的绝大多数(甚至所有)功能,因此采用其中任意一款就能大幅降低电子医疗设备的原材料总成本,使产品体积更小、更便于携带,在医疗设备市场中更具竞争力。”

从市场趋势的角度来看,医疗电子设备行业正在迅猛成长。Mauricio Peres认为,这个市场的推动因素包括:减小外形尺寸(小型化);无线通信;低功耗/无电池传感器;人口的老龄化导致医疗保健成本升高;新兴地域市场推动对医疗保健产品的需求。而该市场的一个关键产品是可佩戴无线传感器,可在任何地方以舒适的方式对病患进行监测,包括在病患的家中。此外,这类器件能够与更广泛的网络和系统连接,从而实现实时监测和更高的观察和医疗兼容性。美高森美的超低功耗无线电专业技术实现了“永远开机” (always-on)病患监测技术,其超低功耗无线电技术可在不影响医疗装置电池使用时间的情况下实现无线性能。“永远开机”病患监测技术能够改善医疗保健的质量并降低医疗保健成本。

对于奥地利微电子,Jerry Koontz表示:“我们已经开发出无线连接遥测计。它们的覆盖范围更广,而功耗则更低,常被用于对上市时间有较高要求的各种应用,例如用来衡量健康水平或监测血糖状况的消费类保健设备。”从optosensorc的角度来看,奥地利微电子在医疗市场积累了十多年的经验,其产品也适合各种不同的应用。例如,用来确定液体属性的色彩感应应用。另外一个应用就是监测管组,以确保静脉注射监测器能执行适当的注射量。就中国市场的大体趋势而言,Jerry Koontz说:“我们看到了越来越多的机会,这是因为中国的医疗事业在不断发展和走向成熟。因此,我们要增强在这一领域的销售和技术支持,不断拓展市场。”

注重提高安全性与可靠性

众所周知,医疗设备的安全可靠性关乎消费者的健康,因此,医疗设备的安全、可靠、精度都至关重要,相关企业及厂商也非常注重提高其安全性与可靠性。对便携式血糖仪实施远程访问和控制的应用已在近期出现并得到大力推广,这引起了人们对便携式电子医疗设备安全性和数据保护的关注。

Microchip先进的KEELOQ®跳码技术等数据加密算法可以通过对数据实施处理,使其无法被未授权接收器读取,从而保护传输数据。可以通过对Microchip的MCU进行编程,以分布式数据系统的形式实现安全加密。这意味着可以对数据链中的每一条链路实施保护,从而提升用户数据的私密性。

作为这些应用设备的供应商,半导体供应商必须确保产品满足最高的可靠性和质量水平。这包括进行广泛的可靠性试验,以降低FIT率,执行IOS9001质量管理标准并保证持续符合标准要求。可靠性的一个重要方面包括在辐射环境下的性能,例如在肿瘤治疗设备等应用中,假如半导体器件易于受到辐射的影响,引起触发器翻转,从而改变IC的功能,可能造成灾难性的后果。

“对于几乎所有的便携式医疗器件设计来说,为了确保产品的可靠性,正确读取传感器捕获的非常小(模拟)的数据信号的能力是必不可少的。为了达到这一点,开发人员应该考虑将高分辨率模拟数字转换器(ADC)、模拟比较器(ACMP)和基准电压(VREF) 集成于微控制器中。”赵宗慧说道。爱特梅尔的AVR XMEGA器件嵌入了具有高速度和高分辨率的先进模拟数字转换器(ADC),这些12位ADC具有增益级及4Msps数据吞吐量,可以达到便携式医疗器件所要求的高分辨率和高精度。此外,由于采用过密采样(oversampling)技术(以明显高于Nyquist的采样率采集模拟输入信号),AVR XMEGA器件可以进一步达到14位分辨率。

安森美Jakob Nielsen表示,Q32M210 MCU提供多种功能来帮助医疗设备制造商提升产品安全及可靠性。Q32M210的片上电源监控带有专用输入欠压保护电路及低电池电量检测功能,能够在所有电池电压条件下维持可预测的工作。为了维持程序代码及病人数据记录的完整性,Q32M210包含错误检查及修正电路,持续修正闪存中的单比特错误,并在出现双比特或更多比特错误的情况下发出警示。

Marten L. Smith也认为,电子医疗设备稳定并且高度可靠至关重要。对于给医疗设备制造商提供元件的半导体供应商来说,如ISO/TS-16949等质量体系标准非常重要。Microchip恪守ISO/TS-16949质量标准,这一点与医疗设备制造商对稳定性和高可靠性的要求不谋而合。“我们建立质量体系的初衷是为了使我们所销售的所有产品达到零失效率(ZERO DEFECT)。”Marten L. Smith说道,“这种信念推动了我们整条供应链每个环节的不断改进,涉及原材料供应商、设计、晶圆厂、针测、封装或测试。不仅Microchip如此,其所有代工厂也是如此。预防和检测是我们的关注点。”

而飞兆半导体所提供产品中,大部分都是在公司本身的设施生产,Edmund Suckow因此表示:“我们拥有提供额外测试的能力。现有的成品封装器件一般适用于便携式医疗设备。但是,植入式医疗装置常常采用裸片(bare-die)方式,因此常常需要额外的测试支持。”

与其它供应商相比,美高森美公司拥有20多年提供可靠FPGA的历史优势。Microsemi FPGA设计用于各种应用,包括:卫星(IRIS、GPS)、科学项目、飞机(波音、Airbus)、车辆(Caterpillar)、潜艇、钻井等,在这些应用中,FPGA能够在极端条件下可靠地工作是至关重要的。Microsemi FPGA配置单元的独特结构能够耐受辐射的影响。这意味着FPGA不必对配置单元进行刷新,也不必采取其他消除该类错误的技术,因此不会增加板上的元件数目,从而降低线路板BOM成本,这一点对于便携性是关键的应用尤为重要。

由于它们用于各种设备,比如从手持式设备,乃至最先进的MRI或者CT扫描器等以拯救生命,医疗电子使用的半导体器件种类多不胜数,医疗电子应用需分为不同的等级。鉴于这种特点,必须对设备进行认证管理,例如是由美国FDA或欧洲MHRA或加拿大HPFB等医疗药品监管机构来完成。质量和风险评估必须满足一系列标准,例如510K、ISO13485、IEC60601-1等。

对此,奥地利微电子Jerry Koontz表示:“我们公司有专门服务医疗市场的业务部门,所提供的解决方案包括了ASIC和标准产品。作为一家提供高性能、低噪声、低功耗且高精确度解决方案的领先企业,我们所涉及的领域包括电脑X线断层照相术、乳腺X光摄影检查术、数字X射线和超声波。我们的一些解决方案提供了开创性的功能,这些功能如果没有奥地利微电子的技术支持是不可能实现的。便携式医疗应用是我们技术和能力应用的理想拓展。”

由于许多国家的法规环境(OEM必须与FDA和EU等规则制定机构打交道),对于电子医疗设备制造商来说,产品生命周期是另一个至关重要的因素。电子医疗设备制造商感到Microchip的产品很少停产(EOL),这一点恰能满足他们的需要。这可以确保电子医疗设备制造商不必从头重新认证其设备。[#page#]

低功耗与低成本双赢成共同目标

随着中国人口老龄化、居民财富的增长以及医疗条件的改善,中国高端医疗电子市场的需求大幅提升。尤其是医疗成像设备,如超声、计算机断层扫描(CT)、核磁共振成像(MRI)、正电子辐射断层扫描(PET)和X射线设备等。低功耗是医疗电子产品技术发展的必然趋势,但是在降低功耗的同时要保持低成本。厂商朝着实现低功耗与低成本双赢的目标发展。在医疗成像系统的设计中,如何提高系统集成度,提升图像显示品质并降低系统成本与功耗近年来一直是业界最关注的话题。

奥地利微电子Jerry Koontz表示:“在低功耗方面,我们的方法是改进性能功耗比,这对于医疗应用来说尤为重要。但是,我们不在低成本及性能较差商用元件市场竞争。我们的特长在于适用于最具挑战应用的增值元件。”

在某些情形下,依靠一节电池需连续工作数年。要支持诸如此类的应用,采用Microchip超低功耗技术的PIC MCU提供业界最低的运行和休眠电流,低功耗应用有90%-99%的时间处于休眠模式。例如,Microchip的16位MCU系列PIC24FJ128GA310能提供低至10 nA的休眠电流,并且集成LCD控制、12位ADC和片内测量外设,可用来实现低成本的单芯片血糖仪。

在管理便携式电子医疗设备的功耗方面,其他类型的集成元件同样也很重要。如前所述,这些设备中的MCU和其他元件所消耗的电流必须很小。然而,对于低功耗便携式医疗设备而言,延长电池寿命并监视充电过程也是非常重要的。Microchip的集成电池充电器IC MCP738XX系列包含有效延长医疗设备电池寿命并智能监视充电过程所必需的所有功能。“Microchip致力于持续改进工艺,并在上述器件和其他新产品和应用中不断创新,从而使我们的产品不仅功耗低而且能降低电子医疗设备的系统总成本。电子医疗设备制造商可充分享受与Microchip合作所带来的好处。”Marten L. Smith说。

据了解,Microsemi低功耗FPGA系列是业界最低功耗的可编程解决方案,静态功耗远低于其它竞争方案,因而为低功耗设立了新的标杆。功耗的大幅降低意味着待机电池寿命延长至数周乃至数月,对这类应用而言,这是非常有意义的。以IGLOO系列为例,支持高达250MHz的工作频率,可提供1.2V和1.5V的工作电压,密度达300万系统门,并具有PLL、RAM和用户非易失性存储器等增强功能。Microsemi基于 Flash 的低功耗FPGA器件的附加优势包括迅速恢复到工作状态的灵活功率节省模式、低动态功耗和时钟管理。Microsemi的低功耗FPGA采用3mm封装,是目前市面上最小的可编程逻辑器件封装,尤其适合于要求绝对超低功耗和最小尺寸的便携式电池供电医疗应用设备。

而爱特梅尔AVR XMEGA B系列与SAM3系列都高度集成了典型便携式医疗设备所需的特性,并具有几种低功耗/睡眠模式,比如省电模式,在实时计数器(RTC)和LCD开启的情况下,电流仍然低达3.3A;比如备份模式,在实时计数器(RTC)仍然开启的情况下电流低至2.5A。

“更高的开关频率有助于磁性器件的成本最小化。”飞兆Edmund Suckow认为。解决方案示例有:FAN5400 USB充电器IC以及FAN4860升压稳压器。如图:

FAN5400 USB充电器IC

 FAN4860升压稳压器

市场需要功能越多但同时需外形因数更小,便携医疗设备设计人员面临的这一挑战,安森美协助克服。Q32M210的设计旨在帮助应对此要求,提供32位内核和模拟前端,而功耗等级与现有16位微控制器差不多。Q32M210在模拟前端处于工作状态且控制内核在以1 MHz速度工作的条件下,仅消耗不足1 mA电流。Jakob Nielsen表示,考虑到众多便携医疗设备如血糖监测仪等须每天进行数次测量,Q32M210其中的一项关键优势是它的超低功耗休眠模式,此模式在实时时钟运行的条件下仅消耗750 nA电流。

全球医疗电子市场的节节攀升以及中国十二五规划对医疗行业的大力推动,国内医疗电子厂商也正在逐渐加大研发投入并加快其产品开发速度。根据《中国医疗电子行业战略研究》报告,未来三年,中国医疗电子的市场规模将从2010年的403.1亿元增长到2013年的692.5亿元,年均复合增长率达19.8%。宋浩然指出:“TI凭借广阔的医疗电子产品线以及在各种市场领域(例如无线通信、消费类电子、汽车电子和工业控制等)的丰富的经验,将在满足广大医疗电子客户不断增长的对更高速度、更高精度、更低功耗和更小设备的需求的同时,满足医疗电子各细分市场对质量和可靠性的高标准要求。”

电子技术进步催生医疗创新应用

依赖电子技术的进步,全球在医疗电子领域都不断有创新的例子出现,未来医学与电子学必将更紧密的结合,进而创造出更强大更有创新的医疗设备。保持创新是企业可持续发展的重要因素。

Microchip在不断开发创新型应用。以下则是对于电子医疗设备制造商来说比较重要的一些应用:(1)iPhone®和Android™配件创新:由于消费者的健康意识不断增强,对基于iPhone和Android智能手机的医疗设备的需求显著增加。Microchip针对不同级别的MCU以及模拟和无线元件提供完整的设计环境,以适用于Apple® iOS和Android™平台;(2)低功耗Wi-Fi创新:Microchip的低功耗Wi-Fi模块提供在任何电子医疗设备设计中快速而便捷地添加连接功能的途径。MRF24WB0MA等Microchip的Wi-Fi模块,有多种低功耗状态,与超低功耗PIC MCU配合使用,可在仅依靠两节AA电池的情况下连续运行数周至数年,具体取决于应用。这些Wi-Fi模块不仅与几乎所有的Microchip MCU兼容,而且还通过了FCC、ETSI和IC的认证。此外,这些均为全模块设计,因此设备设计人员无需具备网络编程或RF知识。这些功能可以显著缩短电子医疗设备制造商将其具备Wi-Fi功能的医疗设备销售给其客户的时间。

在无线医疗传感器领域,从技术角度来看,可细分为三类:植入型、口服型和佩戴型。Mauricio Peres认为,未来数年中所有三种传感器均会有所增长,这个市场需要超低功耗技术,以期延长电池使用时间,乃至实现无电池方案,同时提供医疗等级性能。无线医疗传感器属于保健商业领域,由于监管批准需时,因而带来较长的产品周期和相应的较长的投资回报期。如图,描述了低功耗智能医疗设备产品的生态系统金字塔。

美高森美在植入式和口服型医疗装置使用的超低功耗无线电IC领域占有大部分市场份额。美高森美的超低功耗无线电专业技术实现了“永远开机” (always-on)病患监测技术,在不影响医疗装置电池使用时间的情况下实现无线性能。“永远开机”病患监测技术能够改善医疗保健的质量并降低医疗保健成本,已经被重要的OEM厂商选用并设计到他们的起搏器和ICD产品中,并且在新的无线治疗、神经刺激和人体局域网(body area network)等应用中赢得更多的机会。

另外,飞兆半导体的SPM®智能功率模块系列能够在液体输送(血液、静脉注射液体等)医疗应用的BLDC马达市场中实现创新。而安森美半导体专注于跟低功耗信号感测及信号处理相关的创新。

兼容无线领域 远程医疗技术崭露头角

随着全社会信息化程度的提高,物联网、云计算逐渐成为热门应用的技术,医疗电子朝着网络化、远程化、无线化的方向发展。 这些都是医疗应用中的各个模块。飞兆半导体关注负载点(point-of-load)DC/DC生成和负载开关,以便在不使用时关掉这些电源轨,帮助节省电能。Edmund Suckow指出,飞兆的MOSFET、IntelliMAX™器件和通用DC/DC系列都能够支持这一发展趋势。

IntelliMAX™器件

近年来,无线医疗技术方面取得了多项技术进步。许多组织机构正在提倡让病人能够在自己的家中,更好更独立地生活(家庭护理),但同时与医护人员远程连接的想法。利用新兴的无线标准,比如ANT+、蓝牙(Bluetooth)、ZigBee和近场通信(NFC),越来越多的设备能够与其它设备/控制器远程连接。广大医疗服务提供商越来越倾向于将无线医疗技术融入到全球医疗系统中。

爱特梅尔所有的微控制器(包括SAM3和AVR XMEGA)均获得爱特梅尔RF无线器件(用于IEEE 802.16.4、ZigBee和ISM应用的AT86RF23x系列)的支持,具有领先的RF链路预算(高性能)和业界最低的功耗。为了帮助开发人员加速系统开发和原型构建,爱特梅尔提供各种免费的软件套件、各种硬件评测及开发工具套件和模块。

Mauricio Peres分析道,在用于就地(医院)和远程病人监护的可佩戴传感器方面,远程医疗的发展趋势包括进一步小型化和延长使用期限。其它趋势还有:减小的外形尺寸(小型化)、超低功率无线技术、低功耗/或无电池传感器,包括维生指标监控所需的模拟前端电路。对于基于云计算的服务,安全的双向通讯是另一项关键要求。

在便携医疗及健身设备市场,低功耗无线技术及标准正在快速演进。Zigbee®和ANT™+已出现多年,而低功耗蓝牙(Bluetooth®)技术也正在兴起。Jakob Nielsen说:“我们当前的策略是保持与所有无线技术的兼容性,提供多种多样的接口,使Q32M210能够与几乎所有无线电IC通信。”

Jerry Koontz最后表示:“在无线领域,我们认为中国的医疗电子市场与全球其他市场同步发展。奥地利微电子生产点对点的无线元件,并且更多是NFC而不是蓝牙。在消费者和目标应用方面,我们看到中国客户的需求与全球其他市场无异。尽管中国某些市场比较价格敏感,我们在中国业务的快速增长深刻说明市场对于我们性能更高、噪声更低、功耗更小和精度更佳的产品的更大需求以及我们的产品非常适用于这个市场。”

便携式医疗电子将在近年内迎来快速发展。从美高森美、爱特梅尔、德州仪器、微芯科技、奥地利微电子、安森美、飞兆等医疗设备主流厂商主要产品的特点,我们可以看到便携式医疗设备的发展方向,进一步了解如何应对市场对小型化、便携化的需求,提高医疗设备的安全可靠性,努力实现低功耗与低成本共赢,不断创新,走向远程无线医疗的未来。

本文为哔哥哔特资讯原创文章,未经允许和授权,不得转载,否则将严格追究法律责任;

阅读延展
低功耗 医疗设备 便携式 单片机 物联网
  • 新的消费趋势将影响未来连接器设计

    新的消费趋势将影响未来连接器设计

    消费性产品设计一直是电子元件小型化的关键驱动力。在摩尔定律指导下,计算机技术发展迅速,超薄便携式笔记本电脑改变了我们的工作和学习方式。

  • 半导体在便携式储能具体应用分析(2022年12月)

    半导体在便携式储能具体应用分析(2022年12月)

    便携式储能可以被视为“大型户外充电宝”。这类型产品是一种内置高能量密度锂离子电池,可提供稳定交流/直流电压输出的电源系统,带电量通常为 0.2-2kWh,广泛应用于户外旅行、应急备灾等场景。本报告包括便携式储能现状、竞争格局、市场规模,半导体器件在便携式储能中的应用情况等。

  • 电子陶瓷材料的发展及其市场观察

    电子陶瓷材料的发展及其市场观察

    电子陶瓷在小型化和便携式电子产品中占有十分重要的地位,世界各国元器件生产企业都在电子陶瓷及其元器件的新产品、新技术、新工艺、新材料、新设备方面投入巨资进行研究开发。

  • 上海贝岭芯片在移动户外电源上的应用

    上海贝岭芯片在移动户外电源上的应用

    户外电源(Portable power station )是一种内置锂离子电池,自身可储备电能且具备交流输出的多功能便携式储能电源。产品重量轻、容量高、功率大,方便携带,可在室内或室外使用。其可依据不同的使用情况选择常规充电或者太阳能充电。

  • 医疗保健产品的无线充电技术

    医疗保健产品的无线充电技术

    先进的无线充电技术正在改变便携式医疗设备的市场,便携式医疗新产品用于健康监测、治疗、诊断、健身,以及医疗保健等。

  • 2023CESIS分论坛——便携式储能技术嘉宾阵容重磅揭晓!

    2023CESIS分论坛——便携式储能技术嘉宾阵容重磅揭晓!

    随着清洁能源技术的不断发展,便携式储能为人们的户外郊游提供了更好的体验——小型轻便、绿色环保、无噪音干扰、大容量大功率……

  • 基于平均功率差值法的磁损测量平台

    基于平均功率差值法的磁损测量平台

    磁芯损耗对温度十分敏感,高频开关变换器中的非正弦磁损测量需要在数秒内完成。本文研究了以电压、电流采样电路和单片机为硬件基础,以 LabVIEW 为上位机构建基于平均功率差值法的测量平台。

  • 步进电机控制器是什么 几种常见类型介绍

    步进电机控制器是什么 几种常见类型介绍

    步进电机在工业自动化中的使用非常广泛,一般步进电机的控制、速度、方向等操作都会步进电机控制器来控制的,市面上有多种能够充当步进电机控制器的设备如PLC、单片机、驱控一体的步进电机控制器等,根据其功能等需求,驱控一体的步进电机控制器是目前使用最为普遍的。

  • 大功率无刷直流电机产品介绍

    大功率无刷直流电机产品介绍

    大功率无刷直流电机控制器输入的信号经过阻容低通滤波后再输入到单片机中,以免杂波的干扰影响单片机的判断。

  • 浅谈嵌入式与这两者之间的关联 一起了解吧

    浅谈嵌入式与这两者之间的关联 一起了解吧

    本文主要介绍了嵌入式、单片机和物联网,嵌入式的定义是“用来控制、监视或是辅助操作设备和机器设备的装置”,是一种专用型的计算机系统,一般作为装置和机器设备的一部分。

  • 嵌入式系统和它有啥不一样 一起来看看吧

    嵌入式系统和它有啥不一样 一起来看看吧

    本文首先介绍了嵌入式系统是啥,嵌入式系统的定义,其次介绍了单片机是啥,单片机跟嵌入式系统的区别,最后阐述了嵌入式系统与单片机在主次关系上的区别。

  • 这里有嵌入式技术的干货

    这里有嵌入式技术的干货

    现阶段在物联网技术中,嵌入式技术有着关键的地位,嵌入式技术始于单片机设计技术,是各种智能化的电子器件、机电商品的关键,适用于保持对硬件环境的操纵、监控或管理方法等作用。今天就来详细讲讲嵌入式技术。

微信

第一时间获取电子制造行业新鲜资讯和深度商业分析,请在微信公众账号中搜索“哔哥哔特商务网”或者“big-bit”,或用手机扫描左方二维码,即可获得哔哥哔特每日精华内容推送和最优搜索体验,并参与活动!

发表评论

  • 最新评论
  • 广告
  • 广告
  • 广告
广告
粤B2-20030274号   Copyright Big-Bit © 2019-2029 All Right Reserved 大比特资讯 版权所有     未经本网站书面特别授权,请勿转载或建立影像,违者依法追究相关法律责任