实现自主可控,医疗设备要从“芯”出发

来源:电子发烧友原创 作者:邢生玉2017年09月15日 07:00
半导体产品是医疗电子产品核心功能、性能提升的关键因素,而医疗电子产品的智能化、远程化及网络化的发展需求融合了数据采集、低功耗电源管理、数据传输分析等技术,给半导体元器件商带来机遇。
2014年中国医疗电子产品总市场规模达到157.4亿美元, 2015年及2016年分别达到237亿美元和291亿美元,预计到2020年市场规模将达到666亿美元。

相对于消费类产品易于形成泡沫并快速破灭,医疗电子产品则是一个相对稳定的市场,虽然其从产品研发到认证的周期很长,但是,巨大的市场前景及稳定的回报吸引众多半导体厂商的参与,他们期待从医疗电子市场中挖掘到金矿。因此,医疗应用得以成为目前半导体市场增长最快速的领域之一。
英特尔、赛灵思、德州仪器、意法半导体、亚德诺/凌利尔特、瑞萨电子、恩智浦及安森美半导体等厂商是医用半导体产品的主要供应厂商。他们主要提供数据采集IC、电源IC、功率器件、传感器、MCU、FPGA、DSP等核心医疗半导体产品。
来自医疗领域的变化对电子技术提出了更高的要求。过去医疗检测设备的重点是关注结构性、功能性问题,未来的医疗设备必须提供更多非结构性非功能性的预测和检测信息。
TI血压监护仪可使用科罗特科夫法、振量法或脉搏传导时间法来测量血压。它使用压力套囊、泵和换能器分以下三个阶段来测量血压和心率:膨胀、测量和放气。血压监护仪包括LCD、选择按钮、复位、电源管理和USB接口。
血压监护仪方框图

ADI设计诊断水平堪比诊所和实验室系统的便携式血液分析仪方案。 选择高度集成的精密、低功耗片上计量仪ADuCM350—该器件针对便携式健康应用而优化。 ADuCM350集成16位精密模拟前端(AFE)、Cortex M3处理子系统和工业标准软件开发环境,采用纽扣电池供电。 依靠ADI丰富的标准转换器、线性和混合信号元件产品组合,完成分立式设计。
便携式血液分析仪方案

传统的模拟和分离逻辑器件已经越来越不能满足系统设计的要求,更高的集成度和更新的体系架构才能够满足用户的需求。在部分MCU无法满足需求的场合,FPGA器件使得复杂的控制和高密度的数字信号处理实现成为可能,这种系统级的数字化技术正在推动医学成像设备的创新。
医疗电子设备对元器件提出了高性能、连接性、低功耗和低成本方面的需求,赛灵思公司最新推出的ArTIx-7针对这些需求进行了优化,并提供基于FPGA的CT扫描仪、超声诊断设备解决方案。
Xilinx Low Cost Ultrasound

中国芯具有广阔创新空间
从消费类医疗设备到诊断、患者检测治疗设备到医疗成像,几乎所有的医疗设备都离不开电子技术。医疗设备成本中IT成本超过10%甚至更多。在CT医学影像设备中,电子类产品占总成本比重为11%;在导管等医用材料中,电子元器件与材料占比则超过40%。
目前医疗设备创新正围绕低成本、高质量、高普及率的方向发展,如何做到更人性化、便携化成为医疗设备竞争的焦点。
中国是医疗仪器的需求大国,但国内市场被国外设备占据了优势位置。与国外医疗仪器相比,本土厂商真正创新的东西并不多,中国医疗仪器行业需要抓住国家推动新医改的契机全面提升竞争力。
尽管中国目前有几百家芯片设计公司,但是真正关注和进入医疗芯片市场的并不多。市场规模和市场需求是芯片公司关注的两个重要指标,由于很多医疗细分领域的需求缺乏规模化市场支撑,所以很多芯片设计公司望而却步。
但医疗系统芯片对整个医疗设备市场的创新具有革命性的意义。目前中国医院采购的医疗设备之所以昂贵,主要是大部分医疗设备中国无法制造,一旦中国能自行生产医疗设备,国外设备立刻会大幅度降价。而如果中国医疗芯片能够提供更多更好的解决方案,无疑能够加速中国医疗系统设备企业的创新,并让医疗设备大幅度降价,真正让百姓受惠。中国医疗芯片企业若能提供更多更好的方案,便能推动中国医疗系统设备的创新。
芯海科技作为国内集成电路、健康测量领域的领军企业,以技术创新为引导,从“芯”出发,推动健康类终端产品不断进步。公司始终坚持于产品的自主研发,并从ADC产品不断拓展到SOC、MCU领域,推出了健康领域第一蓝牙SOC芯片,更是率先于国内推出了首颗量产的8电极BIA测量芯片,现已支持20项人体体征数据测量。
未来,瞄准健康测量与大数据,芯海科技将持续以芯片为第一入口,建立从感知(sensor)到检测(ADC)、控制(MCU)、通信(BLE/WiFi)以及驱动(LED/LCD Driver)的智慧IC体系,同时面向全行业提供智慧IC+算法+大数据+标准的服务,深挖用户数据,对接第三方实现个性化健康服务,真正实现从“芯”出发,描绘未来美好智慧健康蓝图。
芯海高精度24位模数转换器(ADC):

中国科学院深圳先进技术研究院、医疗机器人与微创手术器械研究中心正在进行两款完全拥有自主知识产权的电生理信号采集模拟前端芯片和电源管理芯片的研究。而中科院基于这样的系统芯片制造出来的农村卫生室基础监测、检测设备的成本价格只有国外设备的一半。目前,中国科学院正在利用“云”与“端”的技术优势,搭建健康技术公共服务平台,到目前为止已经在全国9个省400个村应用,他们明年的目标是进入1万~2万个村,5年后的目标是全面推进到63万个村。而他们所做的电生理医疗芯片仅仅是医疗芯片汪洋中的一叶小舟,医疗电子市场有众多的细分领域期待更多中国的芯片设计公司参与。
中国企业应该更主动地深入到医疗预防、救治和康复的全过程。中国科学院深圳先进技术研究院本可以埋头只做医疗芯片的,但他们更多地深入到前端,深入到应用市场,深入到服务环节,通过前端与后端的联动来加速技术应用和市场的突破。中国科学院深圳先进技术研究院本的做法是,与其等待市场还不如主动创造和直接开掘市场,这样的态度值得业界学习。














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