醫療半導體技術和市場的發展趨勢分析

　　在在未來的10年中，借助于醫療電子設備，將有可能使傳統的醫療保健方式向早期診斷和預防疾病方向發展上。從2008年中國國際醫療電子技術大會的有關專家了解到，隨著中國GDP規模的逐年增長，用于個人醫療電子設備的投資有望以10%以上的速度增長。在這次大會上，德州儀器、模擬器件、賽靈思、Altera、NI、 Actel等公司分別介紹了它們用于醫療電子設備的最新半導體解決方案。

　　展望未來，電子技術的發展為“無紙化”醫院的實現提供了可能。在醫院中，數字化的病人信息可以通過各種網絡設備方便地調閱，借助于專家系統的“整體治療解決方案”將成為促使醫療保健電子設備市場增長的主要趨勢之一。

　　在數字化醫院中，數字化病歷將使醫生能夠隨處查閱病人的信息，醫療保健提供商不需要等待幾天才能從實驗室獲得X光片，因為已經實現數字化的X射線機的圖像可以即時被獲取并進行分析。為此，通過網絡把所有診斷設備聯網，就可以把所有的病人信息(CT片、X光片等圖片)傳輸至數據存儲服務器供即時調閱。這個趨勢將驅使醫療電子設備供應商開發具有一致用戶接口的、可互操作的成像設備。實際上，各個供應商不僅僅正在提供診斷設備，而且提供數據存儲服務器以及服務軟件。

　　這些新趨勢將引領醫療電子產業的發展，也意味著可以利用更好、更快的診斷設備把病人與醫療保健系統連接起來，以利于早期的疾病診斷和治療。這就是醫療電子技術發展的遠景以及它存在巨大發展潛力的原因所在。

　　在2008年中國國際醫療器械博覽會上可以看到，醫療電子設備主要分為檢測、診斷、治療、監護和預防保健等幾大類，市場呈現超聲/成像設備、個人醫療設備、自動外部除顫設備、生物醫療電子設備、醫療保健電子設備等等百花齊放的局面，三維和四維顯示及其設備以斑斕奪目的色彩成為了博覽會上令人矚目的亮點,各類采用光電探測技術實現的內窺鏡令人感嘆微觀世界的神奇。

　　在觀看了眼花繚亂的新產品之后，人們想了解的是哪些半導體技術支撐著醫療電子設備的技術和市場的發展。這也是2008年中國國際醫療電子技術大會讀者關注的熱點，表1所示為Databeans給出的全球醫療半導體器件供應商的市場份額及其排名情況。

表1  全球醫療半導體器件主要供應商及其市場占有率
來源:databeans，2008年3月

醫療成像推動對高性能信號處理器件及技術的持續需求

　　高端成像和監控技術使得精確、快速和實時的診斷成為可能，可以減少不必要的手術或誤診導致的手術的數量，并支持預防性治療。例如，實時X射線成像使得醫生有更大的可能選擇手術之外的其它治療方案。隨著對醫療成像設備計算性能要求的持續提高，對高端信號處理器(DSP)以及現場可編程門陣列(FPGA)的需求與日俱增，IMS Research給出了表2所示的全球主要醫療電子設備年復合增長率及其對關鍵半導體器件的需求預測。另一方面，據Frost & Sullivan的最新預測，全球醫療成像設備市場對FPGA、DSP以及ASIC的需求將從2006年的602.87百萬美元增加至2011年的917.15百萬美元的規模。

表2  全球主要醫療設備年復合增長率及其對半導體器件的需求預測
來源：IMS Research

　　醫療成像設備對處理提出了各種要求，涉及數據采集、高性能計算、圖像處理算法、數學、以及大容量、高效的存儲媒介以及對存儲器的數據進行訪問所需要的高帶寬的醫療IT基礎設施等等。在數據傳輸領域，光纖傳輸和千兆以太網無線鏈路傳輸將是有發展潛力的解決方案，因為成像設備所處理的數據不是連續的實時數據流，而是組成圖像所需要的大數據塊。另一方面，隨著高清晰度醫用顯示器器件和技術的發展，特別是醫用三維和四維顯示技術的發展，對圖像處理器件、傳輸媒介、存儲以及設備等等一系列的帶寬指標將提出更高的要求，因此，這將是今后競爭的制高點之一。其中，多核處理器、FPGA和DSP的競爭無疑是值得繼續關注的亮點。此外，隨著便攜式超聲/成像設備的發展，對光電傳感器、超低功耗多通道A/D轉換器、處理器、算法以及提高顯示分辨率的模擬前端(AFE)器件將存在巨大的需求。

嚴格的安全法規要求催生新興的醫療電源產業

　　目前，世界上所認定的醫療電子設備相關電性安全測試為IEC 60601-1，IEC 60601-1涵蓋所有的一般規定，包括危害清單及風險性的承受限制。其中，IEC 60601-1-X并行標準系列規定主要目標為電氣醫療器材系統、電磁兼容性、X光防護等，并必須與IEC 60601-1同時適用；IEC 60601-2-XX系列規定適用于特定醫療器材，并必須同時適用 IEC 60601-1，也可適用 IEC 60601-1-X標準。

　　在醫療電子設備中，電磁輻射和電磁輻射防護是影響電源系統設計的關鍵因素。例如，合格的醫用電源應符合EN60601-1-2；該標準必須與EMC相關的許多技術要求配合，尤其是醫用電源必須滿足IEC61000-4-2 ((靜電防護能力，要求達到3kV)、IEC61000-4-3 (射頻輻射防護能力，要求達到3V/m)、IEC61000-4-4 EFT (電壓瞬變承受能力，要求達到1kV)、IEC61000-4- 5 (市電涌流承受能力，要求達到1kV和2kV)、IEC61000-3-2 (市電線路諧波要求)、IEC61000-3-3 (電力線閃變要求)，以及EN55011 (A類產品或B產品輻射限制)。

　　從整個標準體系的構建來說，美國、加拿大、歐盟、日本、澳大利亞/新西蘭這些國家以上述標準作為依據進行調整，得到的各國標準如表3所示：

表3  以IEC 60601為藍本演變成的各國標準


　　據醫博會上專家表示，中國頒布的用于醫療器械的EMC標準YY0505-2005《醫用電氣設備 第1-2部分：安全通用要求-并列標準：

　　電磁兼容-要求和試驗方法》不久將強制實施。醫療電子設備包括生命支持設備和非生命支持設備兩大類，因此，醫療電源系統設計工程師只有充分了解上述相關的規定和法規，才有可能設計出保證病人安全的、達標的電源系統，這是醫療電源設計與商用電源設計的最大不同之處以及所面臨的最大挑戰。

　　由于醫療電源系統設計的標準要求高，采用符合醫療安全規格的專用電源是市場上出現的重要發展趨勢之一，目前，醫療電子設備專用電源制造商群體已經形成。例如，電盛蘭達株式會社就推出具有醫療安全規格的SWS系列電源產品線中的SWS1000L，具有5V、12V、24V三種輸出電壓選擇，其中SWS1000L-24V峰值功率可達1224W。SynQor則推出超小型400W醫療電源模塊，它實現了在3" x 5" x 1.44"有限尺寸上提供400W的有用功率，這被認為是世界上同等功率輸出的模塊中體積最小的產品。

遠程醫療將是未來發展趨勢

　　除了上面介紹的內容之外，隨著寬帶移動無線通信和超低功耗無線電技術的發展，以及微型傳感器、可植入IC和射頻收發器芯片技術在醫療保健領域的應用，將來的遠程醫療將使醫療保健無處不在，這將推動RFID、網絡機器人、傳感器網絡、寬帶移動通信系統、軟件無線電、MIMO技術等等的發展，并進一步帶動RF超低功耗放大器和LNA、軟件可配置的RF器件、天線、可植入芯片以及感知機器人的研發，此外，這些新器件的應用將推動新型封裝技術的發展。因此，可以預測，為了加快提升人類社會的健康水平，醫療電子技術的發展將為半導體行業注入無限的發展商機。現在一切僅僅是處于起步階段。