醫療電子市場增長 IC支撐智能便攜應用

　　IC技術在醫療領域應用廣泛

　　●四種類型的應用需要IC技術來實現智能、小型化的目標。

　　●未來醫療電子應用領域中集成電路技術的研究熱點將在8個方面。

　　集成電路技術在醫療電子領域內的應用非常廣泛，大致可分為下述四種不同的應用類型：

　　1.醫學影像———這一類型包括超聲波、計算機化的X射線斷層掃描(CT)、核磁共振成像(MRI)、X射線、正電子發射斷層顯像等;2.醫療儀器———主要是實驗室配套電子設備、透析機、分析儀器、外科手術設備、牙科設備等;3.消費型醫療設備———偏重于患者(可家用，非臨床)使用的終端設備，包括數字體溫計、血糖計、血壓計、胰島素泵、心率計、輔助聽力(數字助聽)等;4.診斷、患者監護與治療設備———協助醫生判斷(主要是臨床使用)的相應設備，包括心電圖、腦電圖、血氧計、血壓計、溫度計、呼吸計、除顫器、植入設備等。

　　這四種類型基本涵蓋了醫療電子領域的各種應用。其中后兩類，特別是消費型醫療設備尤其需要通過先進的集成電路技術來達到智能化、小型化、低功耗、高分辨率等目標。

　　通過便攜、可穿戴或植入式的設備，可以實現人體相關體征信號的動態采集和連續監測。而智能化、低成本的設備可用于醫院、家庭和其他非醫院環境，并通過網絡接入等技術實現遠程醫療，這樣可以更合理地配置醫療資源，提供更高水平的醫療服務，同時減緩醫院就診壓力。普及后還可供大范圍內的人群使用：如病人用來治療、健康人用來預防、老年人用于輔助護理、年輕人用于鍛煉健身等等，它可提供早診治的信息，具有對人體最小干預(無創/微創)的特點等等。

　　圍繞以上四種類型的醫療電子應用中日益凸顯的關鍵技術問題，世界上集成電路領域最權威的會議———國際固態電路會議(ISSCC)的技術專題委員會在2009年預測了在未來醫療電子應用領域中集成電路技術的研究熱點，這些熱點包括以下幾個方面。1.人工輔助聽覺、視覺、無線肌肉刺激、神經刺激，這類研究重點在于需要對人體安全無危害，包括和人體組織的電極接觸界面、泄漏電流檢測、過熱斷電等。同時還要求系統的可靠性、外殼包裝、集成度和工作壽命等。2.傳感量、生物分子檢測(如DNA等)、神經感知、集成核磁共振等。3.超小型，遙控或遠程診斷。4.自適應控制的場景分析與管理方法等。5.無線測量技術中的瓶頸，如數據流壓縮、拓寬頻道等。6.帶有馬達和姿態控制的智能內窺鏡膠囊。7.pH值的測量陣列(離子敏感的場效應管，ISFET)。8.其他系統級需求。

　　在這些預測的研究熱點中，既有針對某一種具體應用提出了更進一步的功能研究(如用于腸胃內窺鏡中的馬達和姿態控制)，也有對從應用中提煉出的共性關鍵技術(如對于無線通信技術方面的瓶頸分析)，還有對于生物醫療與集成電路的交叉學科發展趨勢(如需要更完善的知識結構和傳感技術完成生物分析檢測等)。

　　從技術實現的角度來看，上述醫療應用中有關的信息工程在醫療電子領域面臨的根本性問題可分為四個主要方面：

　　一是數據采集。電子電路需要通過傳感器

　　來感知物理世界。在實際世界中的各種物理量需要首先轉換成為電信號，之后才能夠由集成電路進行處理。采用適合類型的傳感器對適合的物理量進行采集，以及與傳感器的接口進行完善的交互控制就顯得尤為重要。

　　二是數據處理。將外界物理量信息提取成電信號后，還需要做初步的信號調理和采樣、變換、濾波等預處理操作，并將原始數據進行存儲或是根據一定的算法做分析計算。

　　三是數據傳輸。經過處理的數據還需要進行傳遞，通過由集總的控制設備進行數據融合后才能夠判斷。它可分為基帶通信和射頻通信，前者大部分是電信號通過有線連接或是通過人體組織等導電介質傳輸，后者主要是用無線電磁波通過空氣等介質傳輸。

　　四是能量供應。對于一般的醫療電子設備而言，體積微型化和工作壽命的延長是矛盾的，因為電源的體積往往與其可提供的能量大小成比例。這樣就需要在進行低功耗、低能耗設計研究的同時，開發出新的能量供應方式如能量恢復、光電池效應、壓電效應等，保證醫療設備(特別是便攜式、植入式)的續航能力。