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医疗电子:大爱无疆

世界上最大的应用市场领域在哪里?这个答案需要在与每个人日常生活休戚相关的应用中去寻找,医疗电子无疑具有这样的潜质。健康,是人们除了生存之外最重要的需求,因此与健康相关的产品一直是市场热捧的焦点,与

  世界上最大的运用商场范畴在哪里?这个答案需求在与每个人日常日子息息相关的运用中去寻觅,医疗电子无疑具有这样的潜质。健康,是人们除了生计之外最重要的需求,因而与健康相关的产品一向是商场热捧的焦点,与那些作用含糊的保健品比较,谨慎的医疗器械更简略取得顾客的认可。伴跟着传感器技能的日新月异和价格的大幅下降,以传感器收集人体健康数据并加以剖析的医疗电子设备正逐渐成为家用电器收购的新宠。

  医疗电子商场正在升温,而且广受半导体厂商注重,乃至有潜质成为逾越通讯和PC成为半导体最大的运用范畴。全球医疗电子商场的热烈,一方面得益于电子技能的前进,另一方面遭到以下趋势所影响:(1)人口老龄化,世界晚年人口比例从20年前的11%添加到2007年的20%。(2) 人们日子水平前进带来的对健康的注重度进步,人们关于增进健康照料的期望持续添加。(3)稳妥公司和雇主在医疗开支的付出和稳妥规模逐渐消减,但受保人或病患需交纳的医疗保健费用却日益添加。(4)科技的前进让一些细微的疾病可在家庭内部进行前期剖析、防备与医治,远比去医院快捷廉价。

  从全球规模来看,商场对医疗电子产品的需求越来越大,尤其是对计算机断层扫描仪、磁共振仪、高档超声波确诊仪器等高端产品需求的快速添加,有力带动了全球医疗电子商场规模的扩展。与此同时,商场需求的添加大大影响了各国在医疗电子范畴的投入力度,医疗电子设备制造商不断前进技能水平,扩展立异运用,促进了全球医疗电子工业的平稳开展,有力支撑了医疗电子商场需求的添加。依据商场研究机构Databeans猜测,至2012年医疗电子用半导体产量将挨近50亿美元,其间家用和便携商场生长速度最快,年复合生长率高达12%。BCCResearch的最新调查报告也指出,全球家用医疗设备商场规模将从2007年的146亿美元,至2012年时生长到210亿美元,年复合生长率(CAGR)将到达6.8%。辅佐复健、医治设备、监督/传感器与遥测设备等,成为家用电子医疗商场的大头,光以血糖测量仪来看在2007年就有70亿美元商机,而到了2012年将生长到89亿美元;而有益健康的家用医疗设备,预估更将大举生长25%。

  就现在全球医疗电子商场的区域结构而言,美国、欧洲和日本仍是医疗电子的主力商场,但跟着这些区域医疗电子体系日趋完善和商场规模的持续扩展,其添加空间和潜力已十分有限,而一些新式的区域商场,如以我国、印度等为代表的亚太区域,一方面因为其人口优势,另一方面在经济快速生长的带动下,医疗电子商场近几年一向坚持着较高的添加速度,成为带动全球商场添加的重要区域,也是世界大企业竞相抢夺的新商场方针。从我国商场来看,在经济加速开展、医院信息化进程加速及国家相关方针改变等几方面有利要素的影响下,2006年我国医疗电子商场规模持续加速添加,出售额打破200亿元,到达210.8亿元,同比添加15.6%,显着高于全球同类商场添加水平。未来几年,我国医疗电子商场将持续平稳添加,年均复合添加率达18.2%,2011年我国医疗电子商场规模有望挨近500亿元。


图1  我国医疗电子商场添加率高于全球水平,所占商场份额逐年扩展

  从生病了才看医生的医治,到防备疾病的防备,在电子科技的火上加油之下,保健医学将是未来的显学。不光大型的医院用医治仪也逐渐朝便携式、经济型家用恢复医治器的方向开展,例如,全主动体外电击器(AutomatedExternalDefibrillator,AED)、生育监测仪(FertilityMonitoringDevice)等;每个家庭也会将家庭医疗与保健视为必要的出资,选购家用医疗电子设备就像选购电视与冰箱等家电般往常。根据此,让家用医疗电子设备被美国《财富》杂志猜测为21世纪前十年最具开展潜力的工业的第一名,也成为半导体厂商抢进的要点商场。

  医疗电子因为医疗电子产品的生命周期较一般消费型电子产品长,因而产品更新换代进程相对较长,然后导致医疗电子商场规模难以完成更高速度的添加,不过至少在最近的5年之内,因为医疗电子产品的普及率起点十分低,因而整个商场还会坚持一个健康旺盛的添加势头。更为重要的是,在巨大的用户集体支撑下,医疗电子商场不会像其它工业那样简略构成泡沫并幻灭。跟着时刻的推移,医疗电子商场规模将逐渐趋于不决,能够供给给参与者比其它商业范畴更安稳和更耐久的报答。

  大爱无疆,亲属的健康是人们心中永久的牵绊,因而与健康密切相关的医疗电子工业的运用规模相同不会存在边界。

医疗电子开展趋势

  本刊专门采访了多家半导体公司,就医疗电子技能和商场的开展趋势进行了深化地讨论。

  谈到医疗电子技能的开展趋势和未来商场要点,ADI大我国区资深业务司理周文胜先生以为医疗设备一方面将持续寻求更高功用,如CT,MRI;而便携和保健化/家用化将是该范畴添加的另一个微弱动力。两个方向有一个共同性,那就是在单位体积的设备内需求具有越来越强壮的功用:更精确地处理更多更杂乱的模仿和数字信号。这天然也带来功耗和散热,以及牢靠性,规划杂乱度等的应战。因而电子元器材的技能前进是至关重要的。医疗商场和技能的快速开展对体系的功用和本钱都提出了应战。ADI具有世界抢先的模仿和数字技能,开展战略是结合商场需求,通过不懈的技能立异,供给高性价比的产品和计划。环绕ADI的中心技能优势产品的三个首要方向是:添加通用器材的产品系列;开发新的代替技能产品;依据医疗设备的特别需求开发专用的高集成芯片。

  特别的,周先生还介绍了全球医疗设备的几个趋势:(1)更精细,例如超声的通道数的添加和分辨率的前进;(2)数字化,例如X光机的数字化既前进了分辨率又方便了医案网络化以及医疗资源的同享;(3)便携化,如便携超声和监护仪使各种场合的及时确诊和医治都成为或许;(4)家用化和保健化(HEALTHCARE),使接连健康监测变得简略舒适。关于开发者来说,医疗设备关系到公民的健康和生命,需求开发医疗电子的工程师本着关爱生命的准则进行开发。医疗设备的功用和牢靠来自好的解决计划的体系规划。模仿和数字都是重要的技能,而在高功用的医疗设备中模仿技能更具应战性。

  NI公司则以为,跟着医学的开展、医治手法的多样化和相关工程范畴技能的不断前进,医疗电子设备正变得日益杂乱化,事实上许多大型医疗电子设备都由多个子体系组成,需求集成多种传感器、机械部件、电子元件比方FPGA或许微处理器等,还会触及到多种专业总线和协议,其研制周期也是适当长,或许需求2-3年乃至更长的时刻。在这种情况下,技能上的应战往往并不在于单个技能范畴所遭受的瓶颈,而在于怎么快速整合多种技能、缩短整个医疗电子设备体系的开发时刻、前进立异程度。

  因为其通用性,NI产品在多种生物医学范畴都有相关运用,比方胎心信号别离、脑磁信号提取、视网膜激光医治、肿瘤冷冻医治、心脏起博器规划等等。首要触及医疗设备的操控、剖析和处理部分。NI LabVIEW为开发人员供给了上千种信号处理和数学运算的函数,包含小波剖析、联合时频剖析、时刻序列剖析、声响和图画剖析处理等多种信号处理东西,规划人员能够通过调用现成的函数,快速完结例如移除基线漂移、噪声消除、QRS检测、胎心信号提取等运用。与此同时,开发人员也能够通过LabVIEW内置的文本数学东西重用已有的算法。另一方面,NI供给了商业化嵌入式硬件渠道NI CompactRIO,集成了一个嵌入式实时处理器、高功用的FPGA,并具有多种I/O模块及内置的信号调度功用。开发人员能够通过LabVIEW FPGA模块对CompactRIO内置的FPGA进行编程,然后自定义I/O和板载处理功用,因为LabVIEW FPGA是一种图形化的编程环境,生物医学专家们不需求把握VHDL就能够直接参与到编程工作中,然后快速完成规划与算法的原型化。

  Actel 公司高档产品商场司理Shabnam Zarrinkhameh把医疗运用成为半导体添加最敏捷的范畴之一的原因划分为三个首要范畴的运用:家庭测验、监控和确诊,成像以及临床设备,并将持续成为半导体器材的重要运用范畴。在这些范畴中,能够看到两个重要的开展趋势——小型化和低功率的需求。


Shabnam Zarrinkhameh   Actel 公司高档产品商场司理

  小型化:关于大部分医疗运用来说,所需求的是将满意的处理才能集成到给定空间中。当然,医疗设备的尺度巨细或许与某些重要约束条件有关。比方,便携式血糖仪的外形和形状类似于PDA。对植入式设备,如心脏起搏器、用于医治中枢神经体系失调的神经影响设备和助听器等,考虑到它们所要植入的部位,尺度是适当重要的。

  低功耗:除小型化之外,低功耗是另一个开展趋势。对植入式设备而言,功耗最小化和电池寿数延伸的优点显而易见。外用医疗设备对功耗也很灵敏。跟着电子元件日趋小型化,以往的固定式医疗设备正在变为便携式。曩昔在医院有必要动用推车来运送的超声波成像仪,现在的外形尺度就像一部笔记本电脑。主动外用电震发生器 (defibrillator) 现正广泛选用。从空气中提取氧气对病患进行氧气医治的便携式制氧机,现在能够像钱包相同挎在肩上。一切这些设备都是依托低功耗和小外形尺度来完成的。

  其它的应战包含: 半导体职业的改变速率远远超越医疗设备 (出售选用最新工艺的最新产品较为困难);医疗设备客户需求通过现场证明不会抛弃的技能,以便满意苛刻的医疗设备辅导法令。

  赛灵思亚太区高端产品商场司理梁晓明先生将医疗电子未来开展趋势和面临的应战概括为两个方面:

  产品:跟着日子水平的前进,顾客对医疗保健服务的期望也在进步。关于医疗电子设备出产商来说,要出产功用更高但本钱更低的产品,给他们带来了更大的压力。 潜力最大的商场之一是面向家庭和医院运用的便携式医疗设备。另一大应战是商场需求高功用、低功耗,而且工作时刻耐久的便携式医疗设备。这些应战也给半导体供货商带来了压力,迫使他们供给满意最终用户期望的解决计划。


梁晓明   赛灵思亚太区高端产品商场司理

  财政:虽然医疗电子设备将会持续安稳开展,但医疗设备的产品开发周期一般比较长,产品质量认证进程十分严厉而且需求更长的时刻。因而,医疗电子设备的出资报答时刻相对较长,因而进入医疗电子职业的企业需求有较强的经济实力,而且有合理的战略规划来保持产品开发。 面临以更低本钱供给更高功用的压力,医疗设备出产商期望供货商能够充沛了解其要求并供给支撑IP重运用的渠道。这将能够下降开发危险和出本钱钱并缩短开发周期,然后加速产品开发进程。

FPGA的发挥舞台

  FPGA凭仗高功用和灵敏开发的特色,在医疗电子中取得许多厂商的喜爱。先进的FPGA技能会促进医疗电子商场敏捷开展。FPGA在医疗范畴的运用现已从简略接口扩展功用和桥接转化功用,延伸到数字信号处理和体系内部高速互联范畴。可喜的看到更多的医疗电子产品中运用FPGA完成中心算法,杂乱操控,高速接口(例如PCI express接口,SATA接口,以太网接口等)和一体化集成规划。特别指出,内嵌处理器的FPGA十分适宜作为医疗电子体系中的高度整合的一体化体系中心。

  赛灵思亚太区高端产品商场司理梁晓明先生以为,医疗职业客户需求可编程才能和售后晋级功用来维护他们的本钱出资。作为FPGA职业抢先厂商,赛灵思(Xilinx)公司供给的一切FPGA和CPLD产品都很多的运用在的医疗电子产品上, 公司有通用的芯片产品开发团队,也有专门的团队和合作伙伴供给医疗相关的运用计划和IP核。医疗商场关于高分辨率、3D选用图画处理和重构设备的需求很大。赛灵思公司在DSP和嵌入处理范畴的抢先技能将会弥补并推进这一职业开展趋势。设备制造商能够运用赛灵思公司的FPGA器材来缩短开发周期、下降出资和危险,并能够在产品中集成自己的专用IP。赛灵思极为注重产品质量和牢靠性,并将持续领导高功用FPGA开展的潮流。这与医疗电子职业的需求是共同的。高端FPGA的主流产品,现已广泛运用在医疗体系中,低本钱FPGA产品更是广泛的用在一切医疗设备范畴,包含便携式的医疗设备,例如便携超声设备和各种手持终端。

  Actel 公司高档产品商场司理Shabnam Zarrinkhameh的观念是高功用、具有功率认识的医疗体系规划人员都期望选用灵敏的、功用丰厚的器材,以取得快速、无以伦比的低功耗、固件过错免疫才能和低本钱等优势。因而越来越多的规划人员将会转向灵敏及功用丰厚的FPGA产品。电池供电运用 (家庭输液泵、电震发生器、便携式血糖及胆固醇监控器、数字血压监控器,以及呼吸医治产品) 都需求低功耗和小外形尺度,使到Actel以Flash为根底的超低功耗IGLOO FPGA成为抱负的挑选。关于确诊试验室设备、病患监控设备、可植入的输液泵、以及起搏器运用,Actel的低功耗Flash FPGA相同适用。2007年,我国抢先的医疗设备开发和制造商迈瑞医疗世界有限公司挑选了Actel以Flash为根底的FPGA器材,用于其便携式病患监护仪产品,包含别的的监护仪设备、确诊试验仪器和超声波成像体系。此外,医疗保健正在向根据家庭的运用搬运,这些一般选用电池供电的运用设备 (如家庭输液泵、电震发生器、便携式血糖及胆固醇监控器、数字血压监控器,以及呼吸医治产品) 需求低功耗和小外形尺度,Actel的超低功耗FPGA是抱负的挑选。

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