機遇與挑戰：

• 在未來十年內，一個重要的發展趨勢就是便攜式醫療電子設備將會大量湧現
• 在醫療電子領域，係統可靠性至關重要，因此電池認證是一個關鍵要求
• 對大多數病患監護係統來說
  ，數據完整性
  、係統靈活性和活動性都是至關重要的因素
• 醫療數據安全性也是另一個主要要求和關注的焦點

推動醫療電子市場向前發展的主要趨勢是全球人口老齡化

、醫(yi)療(liao)保(bao)健(jian)成(cheng)本(ben)日(ri)益(yi)增(zeng)加(jia)以(yi)及(ji)在(zai)遠(yuan)程(cheng)和(he)新(xin)興(xing)地(di)區(qu)或(huo)者(zhe)家(jia)庭(ting)實(shi)施(shi)醫(yi)療(liao)診(zhen)斷(duan)和(he)治(zhi)療(liao)的(de)需(xu)求(qiu)。在(zai)未(wei)來(lai)幾(ji)年(nian)內(nei)，不(bu)同(tong)的(de)世(shi)界(jie)經(jing)濟(ji)體(ti)將(jiang)繼(ji)續(xu)推(tui)動(dong)這(zhe)些(xie)領(ling)域(yu)以(yi)及(ji)其(qi)他(ta)領(ling)域(yu)的(de)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)。因(yin)此(ci)
，當(dang)前(qian)醫(yi)療(liao)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)廠(chang)商(shang)所(suo)麵(mian)臨(lin)的(de)一(yi)些(xie)主(zhu)要(yao)問(wen)題(ti)包(bao)括(kuo)：便攜性和小型化、連接性、安全
、數據安全性和質量，以及可靠性。

電源管理
在zai未wei來lai十shi年nian內nei，一yi個ge重zhong要yao的de發fa展zhan趨qu勢shi就jiu是shi便bian攜xie式shi醫yi療liao電dian子zi設she備bei將jiang會hui大da量liang湧yong現xian。在zai設she計ji早zao期qi做zuo出chu電dian源yuan管guan理li決jue策ce，將jiang有you助zhu於yu係xi統tong層ceng麵mian的de取qu舍she，對dui於yu滿man足zu便bian攜xie性xing和he運yun行xing時shi間jian目mu標biao而er言yan，這zhe可ke能neng是shi必bi要yao的de。小xiao型xing便bian攜xie式shi醫yi療liao產chan品pin可ke能neng會hui采cai用yong一yi次ci性xing電dian池chi，而er與yu之zhi相xiang反fan，大da型xing係xi統tong則ze會hui充chong分fen利li用yong各ge種zhong充chong電dian電dian池chi的de化hua學xue性xing質zhi和he電dian池chi組zu大da小xiao。諸zhu如ru動dong態tai電dian源yuan路lu徑jing管guan理li(DPPM)dengtexing
，yunxuxitongdulicongdianchichongdianlujingzhongxiqunengliang。zheyangyilai
，dangzhuangpeiyouwanquanfangdiandianchideqijianyidancharuhoujikelijifahuizuoyong

，erbubidengdaidianchichongdianwanbi。zhezaijinjiqingkuangxianenggouqidaojiushengzuoyong。

由於電池電壓不是以線性方式下降，因此僅僅利用電壓跟蹤無法獲悉電池真正的使用壽命。特別是有這樣的情況：電壓量程表中間的三分之一處的電壓，卻需要 60%-70%的放電循環時間。庫侖計數不會對電池老化進行補償，因此隨著時間推移其便會“假定”電池狀態。然而，阻抗跟蹤技術允許醫療設備在電池整個壽命周期內都可以計算剩餘運行時間，且誤差小於1%。這通常通過集成電壓轉換以便抽取單節電池電壓和充/放電電流來實現。便攜式電源解決方案中的其他保護功能還包括電池過壓
、欠壓
、過電流和短路保護。


在醫療電子領域，係統可靠性至關重要，因此電池認證是一個關鍵要求。在某些電池管理產品中，單線
、雙向通信係統可用於鏈接96位器件ID、每個器件獨有的 16位種子以及隨器件而不同的16位循環冗餘校驗(CRC)碼來提供安全性能。這是一種驗證當前使用的電池能否滿足OEMyaoqiudeyouxiaofangfa。caiyongbuheshidedianchizubujinhuiyingxiangxitongyunxingshijian，erqiehaihuisunhuaixitongshenzhidaozhirenshenshanghai。shidangdedianyuanguanlifangfajinengshichanpinjuyoulianghaodebianxiexing，younenggoutongguotigaodianchishoumingheanquanxingershiqibiandejingjishihui。

小型化與集成
超chao聲sheng是shi醫yi學xue成cheng像xiang領ling域yu的de一yi個ge細xi分fen市shi場chang
，在zai便bian攜xie式shi設she備bei領ling域yu曆li經jing了le高gao水shui平ping創chuang新xin。今jin天tian製zhi造zao商shang所suo生sheng產chan的de先xian進jin便bian攜xie式shi或huo手shou持chi超chao聲sheng係xi統tong要yao求qiu高gao度du集ji成cheng的de可ke擴kuo展zhan解jie決jue方fang案an，這zhe使shi得de醫yi療liao專zhuan家jia能neng夠gou突tu破po實shi驗yan室shi或huo辦ban公gong室shi局ju限xian，連lian接jie到dao處chu於yu邊bian遠yuan位wei置zhi或huo全quan球qiu各ge地di處chu於yu緊jin急ji情qing況kuang中zhong的de客ke戶hu。

集ji成cheng會hui不bu斷duan推tui動dong便bian攜xie及ji成cheng本ben節jie約yue趨qu勢shi
，超chao聲sheng成cheng像xiang領ling域yu就jiu是shi個ge不bu錯cuo的de例li子zi。在zai最zui大da化hua內nei存cun使shi用yong和he節jie能neng的de同tong時shi
，嵌qian入ru式shi處chu理li器qi在zai平ping衡heng醫yi學xue成cheng像xiang設she備bei的de計ji算suan能neng力li、靈活性
、電池使用壽命和係統尺寸方麵起到了至關重要的作用。例如
，目前的高性能DSP馬力強勁，足以在超聲係統內進行後台數字處理。同時，DSP的可編程性使其能夠在不更改係統硬件的情況下實施最新的軟件算法。得益於DSP SoC的高度係統集成

，OEM廠商開發團隊不僅能夠提高係統性能
，還可以縮短產品上市時間。通過將DSP處理、通用控製、專用外設以及最佳的圖像和視頻壓縮很好地組合，這些SoC提供了高性價比

、低功耗且單封裝的解決方案。這樣就允許開發人員節省板卡空間並縮短設計時間，並促使他們將更多的精力放在開發特色產品方麵。

除了不斷集成可實現超聲便攜性的嵌入式處理技術之外，集成模擬信號鏈也很關鍵。在信號鏈的模擬接收端，單個集成的模擬前端(AFE)可以取代離散的多通道 LNA、VCA、PGA、低通濾波器和高速ADC功能
，從而提供LVDS數據輸出。通過減少係統的器件數目，集成的AFE可降低高達20%的功耗
，將噪聲係數減少40%，同時節省40%的電路板空間。這樣一來
，極大節省了係統成本。集成的 AFE能夠獲得不同級別的圖像性能，適合從手持設備到高端設備所有尺寸的超聲係統。


圖1：便攜式超聲係統結構圖。
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連接性和遠程病患監護
對大多數病患監護係統來說
，數據完整性
、係(xi)統(tong)靈(ling)活(huo)性(xing)和(he)活(huo)動(dong)性(xing)都(dou)是(shi)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)因(yin)素(su)。通(tong)過(guo)諸(zhu)如(ru)以(yi)太(tai)網(wang)和(he)無(wu)線(xian)一(yi)類(lei)的(de)接(jie)口(kou)
，醫(yi)院(yuan)就(jiu)能(neng)將(jiang)整(zheng)個(ge)機(ji)構(gou)的(de)所(suo)有(you)設(she)備(bei)連(lian)接(jie)到(dao)一(yi)起(qi)，甚(shen)至(zhi)還(hai)能(neng)連(lian)接(jie)到(dao)病(bing)患(huan)家(jia)中(zhong)。目(mu)前(qian)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)接(jie)口(kou)允(yun)許(xu)護(hu)理(li)人(ren)員(yuan)通(tong)過(guo)病(bing)患(huan)身(shen)上(shang)佩(pei)戴(dai)的(de)無(wu)線(xian)身(shen)體(ti)傳感器網(wang)絡(luo)與(yu)病(bing)患(huan)遠(yuan)程(cheng)連(lian)接(jie)。這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)醫(yi)院(yuan)的(de)內(nei)部(bu)網(wang)

，或(huo)者(zhe)連(lian)接(jie)至(zhi)病(bing)患(huan)的(de)家(jia)庭(ting)安(an)防(fang)係(xi)統(tong)或(huo)手(shou)機(ji)。該(gai)係(xi)統(tong)連(lian)接(jie)至(zhi)以(yi)太(tai)網(wang)或(huo)呼(hu)叫(jiao)中(zhong)心(xin)
，從(cong)而(er)在(zai)不(bu)會(hui)幹(gan)擾(rao)病(bing)患(huan)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)持(chi)續(xu)進(jin)行(xing)監(jian)控(kong)。據(ju)說(shuo)Continua健康聯盟可能會采用藍牙技術，諸如ZigBee等其他無線接口也有望應用在消費類醫療設備和便攜式病患監護設備領域。

當選擇無線接口時

，功耗、數據速率和數據範圍是其中需要考慮到的三個關鍵因素(參見圖2)。以ZigBee為例，該協議可以在全球範圍使用；數據速率和占空比適中；支持無線網狀網絡，允許同一係統中存在多個傳感器。藍牙和藍牙低功耗(BLE)協議所提供的範圍雖有所限製，但數據速率更高。BLE在傳感器端具有更低的功耗，從而允許使用相對傳統藍牙而言外形更小的電池。

最後，解決方案選擇必須適合係統功耗預算範圍
，並滿足數據傳輸要求。


圖2：適合醫療應用的無線標準頻譜。

數據安全性
醫療數據安全性也是另一個主要要求和關注的焦點。美國1996年的醫治保險攜帶和責任法案(HIPAA)定ding義yi了le聯lian邦bang標biao準zhun，並bing且qie為wei各ge種zhong技ji術shu安an全quan措cuo施shi所suo支zhi持chi。這zhe些xie標biao準zhun中zhong包bao含han特te定ding的de隱yin私si和he安an全quan準zhun則ze。此ci類lei準zhun則ze禁jin止zhi在zai開kai放fang的de網wang絡luo上shang傳chuan輸shu數shu據ju以yi及ji在zai公gong共gong計ji算suan機ji上shang下xia載zai數shu據ju
，此ci外wai也ye要yao求qiu數shu據ju加jia密mi和he訪fang問wen控kong製zhi。這zhe些xie安an全quan措cuo施shi全quan球qiu適shi用yong
，因yin此ci預yu計ji不bu久jiu即ji會hui看kan到dao越yue來lai越yue多duo功gong能neng豐feng富fu的de硬ying件jian和he軟ruan件jian工gong具ju出chu現xian，來lai支zhi持chi當dang前qian已yi經jing未wei來lai十shi年nian內nei的de醫yi療liao數shu據ju安an全quan。

例如，專為低功耗、低電壓便攜式應用而設計的幾個符合IEEE 802.15.4 的RF收發器
，能夠提供麵向數據加密和認證的硬件MAC安全操作。其中一些還提供各種加密/解密模式，例如計數器模式(CTR)和CMC-MAC驗yan證zheng與yu加jia密mi。當dang然ran
，為wei了le利li用yong好hao這zhe些xie安an全quan操cao作zuo，就jiu必bi須xu確que定ding密mi匙chi並bing對dui其qi進jin行xing設she置zhi，通tong常chang將jiang此ci類lei工gong作zuo留liu給gei通tong信xin協xie議yi的de最zui高gao層ceng進jin行xing處chu理li。例li如ru，CC2530可與多個網絡協議兼容，其中包括 IEEE 802.15.4、Zigbee、Zigbee RF4CE、Smart Energy以及IP協議。CC2530還提供了政府標準層麵的高級加密標準(AES)128位加密/解密內核。此內核支持IEEE 802.15.4 MAC安全
、ZigBee網絡層和應用層所需的AES操作，從而確保了更高的安全性。

鑒於有關病患數據傳輸和對如何保護該數據方麵已定義了聯邦標準
，預計不久即會看到越來越多功能豐富的硬件和軟件工具。


圖3：病患監護方案

質量和可靠性
由you於yu全quan球qiu各ge機ji構gou和he當dang前qian法fa律lv環huan境jing中zhong的de規gui範fan及ji政zheng府fu質zhi量liang要yao求qiu越yue來lai越yue嚴yan格ge，因yin此ci醫yi療liao設she備bei公gong司si所suo關guan注zhu的de重zhong點dian在zai不bu斷duan發fa生sheng改gai變bian。如ru今jin，在zai為wei醫yi療liaoOEM廠商設計半導體產品時，對質量和可靠性的考慮非常重要


，並且二者是眾所周知的行業門檻。通過將增強型產品(EP)流納入目錄進程(catalog process)

，bujinyanchanglechanpindeshiyongshouming，erqiehaimingquedingyibinggaijinlebiangengkongzhiliucheng。weilemanzuyiliaoshichangzhuanyongqieshoukongdeshengchanxianxuqiu，jiuyingyouxiaoxiaochusheshijiandebianhua
，bingtuozhanzigeshijian
，tongshitigaochanpindekezhuisuxinghuojiaqiangxiaofeileidianzichanpinshengchanceshideyangexing。tongguotigongshaixuan(upscreening)的替代方案，增強型產品流還可為廠商節省成本並縮短產品上市時間
，這在高可靠性市場司空見慣。另一種解決上述問題的方法是采用ISO13485的部分內容
，當應用於半導體行業時
，該質量管理標準適用於所有醫療設備。