醫療電子及醫療保健的發展現狀及未來方向

作者/ 王瑩　王金旺 《電子產品世界》編輯 (北京 100038)

摘要：醫療電子及可穿戴設備是當下結合比較緊密，也是比較熱門的話題，為此，本媒體邀請部分市場調查公司和元器件企業介紹了最新市場和技術發展，以及未來發展方向。

醫院醫療電子

　　醫療電子業在我國是朝陽產業，本土企業發展迅速;同時，部分本土醫療企業也正從仿制向創新發展，其中一個思路是做加法，即不斷提升產品的性能和質量，這就需要注入新興技術及其元器件和算法等，包括新型傳感器、高集成度芯片、低功耗技術、無線技術、連接器、先進算法等。

　　淺析中國醫療電子市場發展現狀與趨勢

　　隨著中國醫院信息化進程加速以及居民健康意識的增強，預計2016-2018年中國醫療電子市場還將繼續保持增長的態勢。年均復合增長率達23.7%，2018年銷售額達到2380.4億元。

　　2016-2018年，在家用醫療電子領域，隨著日常醫療監護需求的增加，血壓計、體溫計、血糖儀等家用醫療電子產品將進一步普及，從而不斷推動市場規模的增長。在醫用醫療電子方面，醫院信息化的加快將推動醫用醫療電子市場需求進一步釋放。

　　隨著醫療設備在人們日常保健應用比例的提高，產品在不斷降低成本的同時，最值得關注的還是安全性、可靠性、易用性等人性化要求。同時，患者的數據是極為隱私的，必須加以安全保護。另一方面，診斷精度直接影響設備診斷結果，這必然也是未來產品設計的關注重點。在智能化方面，醫療電子產品集成的功能也越來越多，如集診斷、監測、圖像、通信等各功能于一體的監護設備等，實用又便于操作。另外，針對區域常見疾病、患者具體情況和醫療機構支付水平進行定向研發的產品也越來越多。具體表現為，同一種功能的產品將根據不同地區和不同醫療機構的具體情況進行元器件和功能設置上的重新組合，并進行價格的調整，以更好地適應不同采購者的實際需求。

　　國內醫療電子企業主要分為兩類，其一是以邁瑞為首的大型醫療電子企業。這類企業主要面向醫用醫療電子市場，一般都有其核心競爭力技術以及相關產品，目前發展的方向更多地趨向于高端醫療電子設備研發以及整體醫療電子系統建設。目前，國內醫療資源整體仍屬于短缺狀態，且醫療設備進口量依然巨大，故這類企業隨著市場發展以及國產化替代的深入，持續成長空間較大。

　　另外則是主打家用醫療電子產品以及便攜式、可穿戴式健康監測設備的中小型企業。這類企業產品大多為代工生產，主要依靠大數據、云計算等手段，主打健康監測、病歷管理等外圍醫療服務。由于這類企業業務競爭門檻較低，市場參與者眾多，需要較長時間的積累才能形成一定的競爭壁壘，服務的附加值不高，目前，絕大部分仍處于依靠融資開拓市場積累用戶的階段。隨著國民健康意識的提高，這類企業的價值將會逐步體現，但大部分中小公司將淡出市場，市場份額仍將集中于數量有限的企業手中。

　　中國的醫療電子產品將向中高端系列延伸

　　中國的醫療電子設備公司的產品將向中高端產品系列延伸，例如數字DR、多層CT、高端彩超以及其他大型醫療影像設備，增加全球的醫療電子市場份額;政府會持續加大力度扶持中國本土企業，包括直接引進核心的海外人才以及資金投入、渠道支持等;越來越多的醫療功能設備會從醫療機構延伸到社區、家庭以及個人，遠程傳輸及實時健康數據采集會進一步普及。遠程醫療以及某些醫療服務中心，例如醫療影像中心等會陸續出現，專門提供患者檢測服務，通過共享信息，提供醫療資源的使用效率，并同時解決醫療資源分布不均的問題。

　　從具體的市場應用來看，X射線數字影像包括CT和DR。從2015年開始，越來越多新的自主研發產品及品牌面世，打破了國外品牌在這一相對高端產品中的壟斷地位;專業醫療的可移動穿戴設備也必將實質性地增長，也就意味著技術方案的成熟、產品形態在市場中的接受度、業務的運營模式等都將取得大的突破。從專業的醫療結構向社區、家庭及個人延伸必將是趨勢所在。而且，預計隨著技術的成熟、行業生態系統及商業模式的完善，可穿戴產品將統一覆蓋消費領域的相關產品，也會覆蓋醫療級的編寫可穿戴產品，二者差異將逐漸縮小。

　　對于原器件的要求已不再是單一芯片層面，而是更高集成度及子系統級的模塊化方案，同時要求體積、功耗以及成本都能滿足市場的需要，尤其是在性能和可靠性方面，不能因為集成度的提升有任何的降低。除此以外，本地化系統級的技術服務以及快速的新產品迭代也是芯片廠商面臨的挑戰。

　　在醫院用便攜式醫療電子領域，ADI擁有一系列創新產品和解決方案，例如支持多種便攜式醫療保健領域的高精度、低功耗片上計量儀ADuCM350，該產品在國內和國外的幾家代表性大客戶中已經取得一定進展。ADI的低功耗、單導聯心率監護儀模擬前端 (AFE) AD8232以及最新的AD8233，專為滿足新興的健身設備、便攜式/佩戴式監控設備和遠程健康監護設備的ECG信號調理要求而設計。

　　除此以外，在迎合便攜式設備中電源管理特定的低功耗，小體積及低成本的要求，例如ADP150、ADP160等，在可穿戴市場都有很好的表現。尤其是在光電法測量生理體征信號方面，ADI的ADPD系列傳感器及信號處理方案，正在被很多有大的品牌客戶設計使用。

　　安全性和續航能力仍是未來高集成度可穿戴設備的挑戰

　　高集成度及大數據的應用

　　未來幾年，我們將會看到可穿戴設備集成越來越多的運動和環境傳感器，以及新興的生物傳感器。生物傳感器現已應用于獨立的可穿戴醫學監護儀，而且許多消費類設備現在都提供心率測量功能。但在接下來的幾年內，消費設備將集成更廣泛的生物傳感器，如測量血氧量、血壓和血糖水平的光譜傳感器，以及確定出汗水平和pH值的皮膚電阻感應傳感器。

　　隨著生物傳感器使用數量的增加，以及其所收集數據的準確性和可靠性的提高，我們將看到消費與醫療應用領域的融合。健身和生活方式設備將從消費裝置發展到提供醫療級數據。因此，你所收集的跟蹤健康和運動水平的信息，可與你的醫生或自動醫療監護系統共享，以便在癥狀出現前給出預警。這樣，人們就能在情況還不太嚴重、更易于實施和更有可能成功的時候，提早尋求治療或適當改變生活方式。

　　目前，許多公司都在開發用于醫療服務的數據共享云基礎設施，可穿戴設備是這些基礎設施的天然伙伴。隨著可穿戴設備變得越來越常見和先進，我們將有可能整理和分析來自數百萬人積累多年的健康、健身及生活方式匿名信息。除了揭示深層的健康趨勢，這些巨大的數據集還能揭示疾病是如何發生的(所謂“超早期醫療”)。這有助于實現早期干預，以最大限度減小疾病所帶來的財務、社會及個人影響。

　　安全及續航能力的挑戰

　　隨著可穿戴設備收集越來越多的敏感信息，隱私和數據安全將變得至關重要，這將成為影響購買決定的關鍵因素。因此，數據的存儲和傳輸都必須有安全保障。第一代聯網可穿戴設備大多依靠其所選擇連接技術的內在安全協議，比如藍牙低功耗(Bluetooth? low energy / BLE)。最新版本的藍牙標準(藍牙4.2)提供更高的安全性，但由于藍牙設備的數量巨大，安全算法被黑客攻破的風險始終存在。

　　可穿戴設備制造商必須考慮獨立的數據加密措施。Dialog針對可穿戴設備的解決方案，采用專用硬件加密引擎提供銀行級安全性(包括蘋果HomeKit支持)，利用端到端加密來保證個人數據的安全。即使藍牙安全協議被破解，所傳輸的數據仍然是加密的。

　　IDC和GMI的研究一再表明，電池續航時間已成為消費者購買電池供電式便攜產品的第一考慮因素。典型鋰聚合物充電電池的容量只有40～100 mAh。在此情況下，要為包含多個傳感器的可穿戴設備供電幾天時間，意味著需要降低系統所有部件的功耗，包括傳感器、系統、通信硬件和軟件。傳感器技術在不斷進步并降低功率需求。Dialog通過集應用與通信硬件于一體的藍牙低功耗SoC(例如新的SmartBond DA14680和DA14681)，在系統總功耗方面不斷取得進步。由于采用創新的電源管理和RF技術，這些產品在典型藍牙事件下的電流消耗僅為1 mA左右。

家用醫療保健

　　我國乃至全世界正面臨人口老齡化問題，需要慢性病防治和監控;另外，年輕人也關注自己的體育和健康，希望對生活狀態進行實時監測。得益于電子元器件等技術的創新突破，使便攜式，尤其是可穿戴產品成為可能，而且質量不斷提升，監測手段也更加多樣。

　　家用醫療保健產品的高性能和低功耗要求

　　就目前的市場應用情況及技術發展來看，對于運動的檢測及計量相對成熟，但是對于在運動狀態下的相關生命體征信號的快速及精確的監測，目前還有改進的空間。所以，相對應地會催生和提升傳感器及信號處理方面的新技術進步和發展，例如光電法測量體征信號，如心率、血氧含量及其他健康指數等，這需要更新的光電傳感器技術以及相應的系統級數據處理技術，集中包括日常運動情況下的持續準確測量以及采集到數據的后臺融合及分析使用等。

　　另一方面，便攜式、可移動式以及可穿戴式、遠程化的應用對設備端的芯片也提出更高的要求，尤其是在性能、功耗、體積以及方案的完整性方面都與傳統的醫療設備對芯片不同，其整體要求更苛刻。同時，由此也帶來新的市場機會，例如高性能及低功耗的先進傳感器產品備受市場青睞，模擬混合信號處理、無線傳輸等方面都在催生新的，而且龐大的市場機會。同時，技術和方案的服務同樣重要，尤其對新的醫療設備提供商，數據的深入分析和反饋到最終用戶，也將成為新的業務模式。更大的變化是單個電子元器件的需求量相對于傳統醫療電子領域中的需求量大很多，而且要求的交付周期要快很多，對于供應商來說，改變原有的供應及服務模式就顯得尤為重要。

　　在可移動的醫療保健可穿戴電子領域，ADI擁有一系列創新產品和解決方案。超低功耗3軸數字MEMS產品ADXL362在運動檢測喚醒模式下功耗僅為300 nA，其超低功耗的特征是可穿戴運動監測設備的理想解決方案;低功耗、單導聯、心率監護儀模擬前端(AFE) AD8232，專為滿足新興的健身設備、便攜式/佩戴式監控設備和遠程健康監護設備的ECG信號調理要求而設計。

　　醫療保健產品需要不斷提升工藝

　　隨著社會的進步和人口結構的改變，醫療保健電子產品的發展主要呈現出三個特點：便攜化、智能化和多功能化。便攜式移動醫療、大數據分析、云服務等智能醫療迎來發展熱潮，并在個體群體之間不斷創新。便攜式移動醫療如血糖儀、血壓計等為病患提供長期跟蹤治療和實時數據分析，免去必須常去醫院的不便，緩解傳統醫療機構的壓力。甚至很多可穿戴設備也融合健康監測的功能，如智能手表、擴增實境(AR)頭戴式設備、智能眼鏡、智能服裝等可進行體育運動和活動監測、心率監測、睡眠傳感、體重指數(BMI)監測和生命體征監測等，提醒健康及亞健康人群注意預防。大數據、云服務則為世界各地的專家機構提供共同交流協作的平臺。

　　為了配合智能醫療的發展趨勢，對元器件，尤其是核心器件，必須具備革新的工藝提供超低功耗、高集成度、強大的芯片內核嵌入無線連接功能及優化信號處理性能，以及完善的軟件算法，比如回聲消除(AEC)、自動頻率控制(AFC)等，以使基于這些半導體芯片方案的醫療設備產品能在智能信息采集、人性化服務、7*24小時的不間斷監控、數據存儲等不同應用場景進行更多的創新。

　　安森美半導體致力于健康醫療超過30年，一直與時俱進，在聽力DSP系統成績尤為突出，并從功耗、無線智能 、封裝等方面不斷推陳出新，如公司即將提供業界首款遠距離無線程序更新軟件平臺;公司創新的無線智能助聽器方案，具備高能效和低功耗特點，已有多家專業公司投入研究，計劃借助這個方案走入高端智能助聽器市場;高集成度、靈活、高能效的混合信號DSP方案無線音頻處理器Ezairo 7150 SL支持藍牙低功耗(BLE)標準和其它2.4 GHz無線協議，為助聽器和人工耳蝸植入提供無線連接;同時，安森美半導體最新推出助聽可穿戴充電方案HPM10，2016年年底最新的HPM20可以支持到行業內無線充電標準，有助于為患者節省電池費用以及降低地球電池污染;為幫助助聽器設計人員快速選出最適合的器件/方案進行設計，安森美半導體還提供在線聽力DSP系統工具。未來安森美半導體會根據市場趨勢和消費者需求，利用革新的Struix? SIP技術和豐富的IP讓產品更加高能效、小型化、智能化和多功能化。

本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第11期第8頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。