原创 2008技术展望之七：医疗电子 医疗电子设备开始呈现向便携性和网络化发展的趋势

进入2008年，越来越多的利好消息出现在医疗电子领域。近期德国、澳大利亚都分别明确表示要在儿童医疗和全民医疗领域加大投入。而中国和墨西哥这样的发展中人口大国也将在2008年继续他们备受世人瞩目的医疗改革。这些政府级别的投入将增加全社会对医疗电子产品的需求。除此之外，Altera亚太区高级市场经理陈国裕先生表示还有一些因素也会对医疗电子市场产生影响。
1. 全球人口老龄化现象日益突出，这些老龄化人口对医疗有非常大的需求。
2. 人们对疾病预防以及对早发现和早治疗的观念日趋认同，将促进对检查诊断等基本医疗仪器，如x光、CT、正电子辐射断层扫描(PET)、MRI和超声波等的需求。
3. 医疗仪器的升级和更新也将给市场带来新需求，如超声波仪器屏幕由黑白向彩色的变化。

医疗电子设备的最新发展趋势

在技术领域，医疗电子设备则开始呈现向便携性和网络化发展的趋势。全球许多国家都在进入人口老龄化阶段，人口的老龄化必然会带来一系列老年性疾病的高发，这些疾病需要日复一日的进行监控治疗，往往不可能都在正规医院中进行，这就催生了医疗电子设备便携化、小型化的发展趋势。可以随身携带的血压计、血糖仪，可以在家庭或小型社康医院中使用的呼吸机、心电监护仪必然会有越来越大的市场需求。就如陈国裕先生指出的那样，这里的便携化设备主要分为两种。一种是手持设备，例如用于患者监控的产品，像测量脉搏、血压等的产品，可以方便随时携带；另一种则不一定能够随身携带，但它们是低成本、简单的设备，一般用于设备较简单的医院。”

Altera亚太区高级市场经理陈国裕。

而网络化的进一步普及也正在进入医疗电子领域，通过有线或无线技术，医生可以远程访问病人的资料；数字化网络化的医疗检测设备使病人不必再携带大量的检测资料奔波在医院的各个科室甚至是远隔千里的不同医院之间，节省了就医者的时间和重复检测的费用；而网络化的医疗设备和系统也使远程医疗变为现实，身在某些不发达地区的重症患者有可能通过远程医疗获得高水平医生的救治而重获新生。在中国，由于医疗资源尤其是高端优质医疗资源的缺乏和地区间分布不均衡引起了广被诟病的“看病难"问题，医疗设备网络化所带来的这些益处对解决该问题也有着非常现实的意义。

发展趋势带来的要求和变化

由于医疗电子设备固有的自身特点和以上提到的最新发展趋势的要求，用于医疗电子设备的元器件和相应的元器件供应商也应该与这些特点和要求相适应。

飞兆半导体亚太区副总裁王瑞兴。

由于医疗电子设备直接与消费者身体健康和生命安全相关，因此对于医疗电子领域，产品的质量和可靠性是重中之重。就如飞兆半导体公司技术及应用支持中心亚太区副总裁王瑞兴先生形容的那样：“如果手机在通话期间被锁上，尚可接受；但如果血糖监控仪的胰岛素读数错误，问题就太严重了。”另外，医疗电子设备的设计往往会牵扯到多个学科领域，而且涉及人身安全，设计周期也较一般的电子产品更长。

赛灵思亚太区市场营销董事郑馨南。

由此可见对质量、可靠性的超乎一般的高要求和较长的设计周期是所有医疗电子设备区别于其它电子设备的共同特点。针对产品质量和可靠性要求，赛灵思亚太区市场营销董事郑馨南先生表示：“在美国FDA等认证中，甚至要求医疗设备厂商的元器件供应商也通过相关的认证，同时保证产品的可追溯性，防止灰色市场的元器件混入医疗电子产品中。因此元器件供应商具备合格和完善的质量保证体系非常重要。”而设计周期较长的特点则要求在选用器件时要仔细考虑产品生命周期的问题和潜在供应商的历史供应状况，以免出现产品设计完成导入量产时遇到元器件停产的风险。郑馨南先生表示：“厂商在元器件选择时会依据两个原则：一是市场的主流方案；二是容易替换。 主流的方案和供应商在持续供应上比较有保障，同时尽可能在设计中采用标准器件，这为日后遇到停产等供应问题时能快速找到替代方案提供保证。” Microchip医疗产品部门的高级经理Steve Kennelly先生也认为具备值得信赖的长期供应能力对面向医疗电子产品制造商的元件供应商来说十分重要。他指出：“ Microchip除了是一个稳定的长期的高质量MCU、模拟器件和存储器产品的供应商以外，Microchip还在中国拥有十一个技术支持中心和大量的分销商伙伴。”

Microchip医疗产品部高级经理Steve Kennelly。

谈到变化，针对便携化的趋势，则要求医疗电子设备必须具备小体积、低功耗、低价格和易于使用的特点。TI负责亚太区高效能产品市场开发的陈炳文先生就表示：“便携式设备大多采用电池供电，必然会有低功耗的需求；而要做到便携，小体积则十分重要；同时要使这些面向家庭应用的便携设备获得普及，较低的价格也是必需的。飞思卡尔半导体亚太区MCU产品高级市场经理黄耀君先生则指出：“简单的用户界面是十分重要的，因为必须预防缺乏广泛的医疗和计算机知识的使用者进行误操作。”Actel公司亚太区总经理赖炫州针对整个医疗电子设备谈到了低功耗问题，他指出：“除了价格和安全性仍然是大门槛外，整个行业还得面对新的关键要求，即功耗。在医疗应用领域，客户现在对低功耗技术(包括FPGA)的需求越来越大。” 而网络化的趋势则促使医疗设备供应商开发具有统一用户接口的通用设备。陈国裕先生表示：“在实际中，供应商已经开始发售全套的解决方案，不但包括诊断设备，而且还有数据存储服务器和接口软件。”

应对变化的各类解决方案

应对这些要求和变化，许多元器件供应商都提供了自己的解决方案。Altera的陈国裕表示：“在医疗电子应用中，可编程逻辑器件(PLD)的普及率要远远高于其他类型的半导体器件。” 他还表示：“在设计过程中，根据需要对PLD重新编程，可避免前端流片(NRE)成本，减少和ASIC相关的订量，降低芯片多次试制的巨大风险。此外，随着标准的发展或者当需求出现变化时，还可以在现场更新PLD。而且，设计人员能够反复使用公共硬件平台，在一个基本设计基础上，建立不同的系统，支持各种功能，从而大大降低了生成成本。”他还特别强调：“PLD具有较长的生命周期，可以保护客户产品不会过时，医疗行业的产品生命周期比较长，因此这一特性非常重要。” 具体来说，Altera的PLD包括Stratix II、Stratix GX和Cyclone II FPGA系列，他们都具有丰富的逻辑功能、存储器、专用数字信号处理(DSP)模块，并支持I/O标准，可为医疗设备设计人员在竞争激烈的市场上获得成功提供所需的全部工具。

Actel的赖炫州先生指出该公司以Flash为基础的FPGA具有很好的低功耗特性，该类产品不需SRAM FPGA所需的附加部件，因此可降低了系统功耗。它还采用了多种低功耗模式，可进一步降低系统闲置时的整体功耗。

Actel亚太区总经理赖炫州。

赛灵思的郑馨南先生则表示：“作为可编程逻辑领域的领导厂商，赛灵思的产品特别注重可靠性、低功耗及高性能，这与医疗电子的需求不谋而合。同时，赛灵思的优势也在于为小批量及中等规模医疗设备提供成本优化的FPGA作为高性能、现成的可重置DSP。”

他进一步表示：“与标准器件产品相比，赛灵思的Spartan-3A DSP低功耗器件的静态功耗降低了50%，而在待机模式下静态功耗的降低更高达70%。”

除了FPGA厂商，还有很多半导体厂商也在服务于医疗电子领域。飞思卡尔就可提供一系列产品用于医疗电子用途。飞思卡尔的Controller Continuum是业内首个、也是唯一的8位与32位MCU兼容架构的路线图。它可以帮助医疗电子设备制造商针对价格敏感型市场和高性能市场设计范围广泛的应用。飞思卡尔提供低功耗和低电压的MCU系列产品(QE系列)，该系里包括从非常低端的8位、8脚4k Flash的MCU到具有8/32位内核的80引脚128k Flash 的MCU。并且它们采用相同的封装且引脚兼容，还分享相同的外围功能模块，这些特点提供了终极的移植灵活性，使客户花费少量时间即可迅速完成8位和32位产品设计，理想用于开发性能跨度大的系列产品。

而Microchip的8位、16位和 32位微处理器，低功耗高精度的模拟器件和串行EEPROM存储器也都可用于医疗电子设备。Microchip的PIC微控制器、运算放大器、数据转换器和其他产品全部都具有显著的低功耗特性，可以满足便携式医疗电子市场对低功耗、高性能的要求。除了低静态电流，他们的性能也非常优越，可以提供超过一般境况下使用这些功耗所能具备的控制能力。这对最大化便携式医疗设备中的电池使用寿命至关重要。另外，Microchip MPLAB开发工具具有众所周知的易学性，还可帮助减少开发风险。

作者：刘辉
《电子系统设计》