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医疗IC技术为“家庭出诊”做好准备

导读: 半导体IC技术正在为便携式和价格实惠的医疗设备奠定坚实基础,目前这些产品中的大部分面向家庭、社区诊所甚至旅行时的个人使用。这一趋势背后的推动力包括人口的老龄化、更长的寿命以及对不断上升的医疗保健费用的控制需求。

  半导体IC技术正在为便携式和价格实惠的医疗设备奠定坚实基础,目前这些产品中的大部分面向家庭、社区诊所甚至旅行时的个人使用。这一趋势背后的推动力包括人口的老龄化、更长的寿命以及对不断上升的医疗保健费用的控制需求。另外,越来越多的人要求将医疗保健诊断和治疗服务更快地直达病患,要远离医疗中心,更加贴近家庭。

  主要的电子公司当前都渴望能够好好利用这一充满吸引力的市场机会。据IMS Reasearch旗下的InMedia公司预测,到2013年,用于医疗诊断的家用数字血糖仪、血压计、体重计、脉搏血氧仪和尖峰呼气流量计的总计交货量,将超过150万台。InMedia还预测,健康管理中心的数量也会增加,届时与远程医疗相关的设备总数量将超过200万台。

  Intel和GE联合成立的Care Innovations公司,目的在于开发各种能够支持家庭和高级住宅社区中健康自主生活的技术。该公司整合了GE Healthcare家庭健康事业部和Intel数字健康部门的资产、专家队伍和业务,致力于解决人口老龄化、慢性病人数的逐渐增长以及日益提高的健康护理成本等带来的挑战。

  “我们的愿景,是通过提供那些能够实现新型护理模式的创新型产品和服务,积极影响数以百万的消费者。”Care Innovations公司CEO Louis Burns表示。

  技术随时待命

  许多半导体IC都可用来促进便携式家用医疗保健产品的设计和开发,其中包括传感器、MCU微处理器、DSP、FPGA、内存芯片以及SoC器件。

  微电机系统(MEMS)技术以传感器、微流体器件和微激励器等形式,在家用医疗保健中发挥着重要作用。至于医疗保健微系统器件的市场规模,一些人估计到2015年将达到约45亿美元,其中大部分用于体外诊断和家用医疗保健。

  高灵敏度的MEMS加速度计无疑将用于更近更精确地监视和测量药物向人体内的渗透情况,这只是时间问题。无线传感收发器制造商当前正在与药物制造商展开紧密合作,以期实现对药物进入人体的监视和测量。

  SoC正变得越来越强大和灵活。赛普拉斯半导体公司提供的一款可编程SoC(PSoC)由可配置的模拟和数字模块、CPU子系统和可编程布线与互连组成。这种PSoC允许设计师插入来自PSoC函数库的预定义和经过测试的IP,或他们自己的代码,从而开发出像脉搏血氧仪那样的医疗设备(图1)。

  

  FPGA也使得便携式低功耗医疗应用的设计变得更加容易和快速。例如,设计师可以使用被Microsemi公司收购的Actel公司的智能混合信号SmartFusion系列FPGA开发胰岛素泵。

  这些现货FPGA是唯一集成有FPGA架构、ARM Cortex M3微控制器、可配置模拟电路、大容量闪存和静态RAM(SRAM)存储器以及复杂时钟发生和管理电路的器件(图2)。

  

  ADI公司的ADXL322 iMEMS数字加速度计被用于Zoll Medical公司的PocketCPR——一种手掌大小的心肺复苏仪(CPR),这种仪器可以精确地测量由救助者施行的胸部按压的频率和深度。PocketCPR可以通过音频以及视频指令指导人们施行人工呼吸,从而及时展开抢救心脏骤停(SCA)病人所需的关键施救步骤,所有操作都符合美国心脏病协会提出的建议。

  “许多人不愿意施行人工呼吸,因为他们没有得到过正规培训,或者缺少执行这种生命拯救行动的信心。PocketCPR可以给他们提供在紧急情况下实施CPR的信心。”Zoll Medical全资子公司Bio-Teck公司总裁mark Totman表示。PocketCPR的直接交易已经得到美国食品与药物管理局(FDA)的批准。

  更低功耗/更高运算能力

  家庭医疗保健设备通常要求更低的功耗和更高的运算能力。“对便携式家庭医疗保健产品来说,低功耗是一个关键要求,我们已经通过我们的全系列16位和32位MCU证实了这点。”瑞萨公司MCU营销经理Bobby Wong指出。

  “2007年,我们率先推出了低功耗、100MHz、90nm节点的嵌入式闪存,当处理器在唤醒和睡眠状态之间切换时,这种闪存可以提供最低的功耗。我们还在研究具有更低功耗的120MHz、40nm节点闪存。”瑞萨公司负责32位MCU的高级营销经理Mark Rootz表示。

  微处理器芯片正在成为种类繁多的个人医疗保健设备的核心。LifeNexus公司推出的个人健康卡只有信用卡大小,里面保护并保存着每个人的个人健康记录。医护人员和药剂师可以通过LifeNexus健康信息平台访问保存在iChip芯片(ST公司产品)中的这些数据。LifeNexus健康信息平台使用嵌入在一张芯片卡中的移动服务器技术,该卡同时受加密和口令的保护。

  “这无疑是一种意义深远的、高度安全的技术,可以提供卓越的消费者解决方案——集医疗保健与金融卡于一身。”ST公司安全微处理器事业部总经理Marie-France Florentin表示,“这种解决方案进一步提升了医疗保健方面的移动性、安全性和便利性标杆。”

  LifeNexus公司最近向药房、医师诊所和医院等健康护理机构提供了1万个专业的卡片阅读器,其中加载有免费的iChip接受软件。这使得个人健康记录能够像支付卡那样方便和安全地加以使用。

  MCU及其它器件催生了多种药物输送方法,这是电子技术对医疗健康具有重大影响的更有前途的领域之一。像加速度计等MEMS传感器、MCU及无线收发器制造商,都在积极地与一些大型制药公司合作研究药物输送方法,不管是通过注射、药片、经皮贴片还是吸入器,新的方法都将更加自动化和更加容易使用,并且能产生更快更精确的效果。

  Microchip Technology公司正在检查其PC12F MCU在最新活性药物贴片中的使用效果。这种药物贴片使用离子导入原理进行工作,通过施加一个直流电流来增加药物分子透过皮肤的扩散速度。MCU与升压转换器一起工作,来提升由锂钮扣电池供电的贴片所需的电压水平,因为这种电池通常无法提供离子电渗疗法正常工作所需的足够高电压。

  使用16位还是32位MCU,很大程度上取决于具体的应用。“像自动体外除颤仪(AED)等处于本地数据采集点的设备需要做大量的预处理,而32位MCU能以更低的功耗水平加快数据传输到主处理器的速度。”瑞萨公司的Mark Rootz解释,“在这种应用场合下你需要32位的MCU,比如我们的SH7216,该处理器工作频率为200MHz,集成了一个硬件浮点单元,处理速度可达400-Dhrystone MIPS。”

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