近年来中国医疗系统改革,对于医疗电子和医疗设备的需求强烈,但是这个行业给人的感觉是医疗设备采购昂贵、高端产品国外品牌垄断、国内厂商自主研发不易进入高端市场很难。随着中国人口逐渐老龄化,国内医疗电子设备的市场规模被进一步放大,中国企业要如何利用科技的进步和技术的创新,来设计出更低成本、更高精度、可以满足更多需求的医疗电子设备呢?电子工程专辑记者日前对ADI亚太区医疗健康行业市场经理王胜的专访,来寻找以上问题的答案。

medical18010201 图:2017年12月ADI亚太区医疗健康行业市场经理王胜在深圳接受电子工程专辑的专访

中国的医疗电子市场潜力依然巨大,快速增长

目前国内在建将建的公立医院数量巨大,私立医院数量同样更快速增长。王胜在谈到市场时引用了一个数据。“业内用来衡量一个地区的医疗保健水平和服务的指标叫’患者药品和医疗设备的消费比’,这个数值在发达国家是1:1,即在医院里患者吃药的钱和用应用设备来检查监测预防的费用是1:1的关系。而在国内,是4:1到5:1,意味着国内患者大部分支出都在买药。这说明医疗设备增长还有很大的空间。”

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可监测人的体征信号的可穿戴设备应用,在功能上进一步演变,从而带动了市场的持续快速发展。王胜认为可穿戴设备发展的第二个阶段包括产品功能进一步扩展,健康与生活环境参数并举,无感服务与用户粘性进一步加强。在进入到第三阶段时,可穿戴设备则成为了人工智能的关键环节。

王胜对电子工程专辑记者说,医疗电子包括传统医疗设备和移动医疗产品,这两年平均每年的增长率都达到了15%以上,是GDP增长的两倍以上。从统计的客户的数据来看,国内前10家移动医疗客户2017年的年增长率高达30%左右。

此外,之前有些做房地产获得的利润也投资到医疗设备领域,例如国内新增加的CT设备厂商,都已经实现出货了。他还指出,国家花了很多钱购买GE、飞利浦这些国外厂商的设备,现在在政策上在支持国内的企业,来降低这些设备的成本,让患者最终受益。

下面我们就给工程师朋友们带来ADI公司几项新的医疗电子的技术。

一、反射式心率测量的产品和方案

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ADI独特的对于反射式心率测试设计方案——ADPD174心率光电传感器,可以有效地减少环境光的干扰,实现更精准的心率检测。

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ADI光电传感器的优势是内置有超低噪声、低功耗放大器等,还可提供集成式光电测量模组(ADPD1xx系列),集成有LED、PD以及模拟前端电路。

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最近看到有很多基于物联网技术的智能医疗项目,都在采用WIFI、BT或ZIGBEE来做无线传输,业界对于这种在2.4GHz公开频段的数据传输的无线网络可靠性与安全性提出了质疑,认为医疗上的无线传输技术,需要用到专用的无线标准。ADI亚太区医疗健康行业市场经理王胜表示:“MBAND协议也是在2.4GHz附近,但它比蓝牙、WIFI等更可靠。MABND已经是公开的标准。”ADI希望也能够参与其中。除此以外,在欧美无线体域网WBAN,即Wireless Body Area Network无线传输802.16.6已广泛使用。

二、可用于便携式产品的单导连生理电势测试方案

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ADI一直在为客户提供基于生理电势测试技术的多导联诊断级ECG方案,在通过医疗认证的设备里面,ADI的方案被广泛采用。有一款推出不到一年的AD8233,它可实现单导连心电监测,可以用于健康手机、健康胸贴。

现在市场上很多手表,都要双手测量,单手很难做到。

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王胜指出,如果在手表里面,实际上它要双手测量,单手很难测量,同样条件下,AD8233 体现了更好的性能。而心电除非十分必要,一般都不需要连续监测。

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利用AD8232/3 ECG+PPG,再搭配处理器和无线传输方案,就可以实现非袖带式连续血压监测。

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据说有韩国厂商将ECG、心跳(HRV)和血压的监测做成一个可以监测人的情绪压力的产品,放在健身房里,来监测健身活动在改善用户情绪方面的效果。“韩国的全球知名品牌,售价 1500块钱,采用了我们的方案。可以监测身体成分,比如说体内水分、碳水化合物含量或骨密度等。这些指标测出来很有用,锻炼后有哪些趋势变化,需要怎么锻炼,是去脂增加肌肉,还是不用增加肌肉,只需去脂肪,还有适合喝哪些饮料,如何调节饮食,都很有意义。”

在ADI收购了Linear 之后,这些低功耗的体征信号监测应用,还采用了Linear强大的电源配套方案,例如可以实现对于可穿戴设备来说非常重要的超低功耗待机、能源采集功能。

三、能在降低成本的同时还保持精度的医疗影像技术方案

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上图是可替代传统X光机的数字平板方案。这款方案最大的特点是在胸透过程中,采用了可以实现3072×3072像素的高精度扫描。据王胜介绍,X光机例如胸透设备,现在变成数字平板化。

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ADI的ADAS1256(Chip-On-Flex, COF)是数字平板光机(DR)中最为核心的一个组件。王胜解释道,数字平板光机的原理是:通过ADAS1256的256个通道的触点,或是每个宽度不到0.1毫米的“电极”,放在玻璃TFT屏的这一侧。这就解决了平板探测器这种胸透上,站在前面动的那个探测器的技术,这里面大概横行是3000多个通道(以17’’ x 17’’探测器为例)。普通的PCB是很难实现的,需要用到柔性PCB。但是柔性PCB要保证读出芯片这一部分能采集这么多通道,而且它采集这个图像实际上是用电子个数来计量的,也就是当射线打进来之后,变成可见光射线,可见光再变成电流,那个电流是我采集的,那个电流实际上是电子的流量,实际上是通过对每个像素点的电流(或电子)的监测来记录图像,所以要求非常非常精细。

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ADAS1256是一个已经嵌入到柔性PCB板上256通道单芯片电流输入ADC,是COF,具有16位的分辨率,它是数字平板X光机的最核心的器件。由于传统的X光机采用的是CCD或CMOS传感器,因此通常价格居高不下。采用了ADAS1256第一代和第二代的数字平板X光机已经量产问世,第三代产品也即将量产,它比CCD的X光机的成本上更有优势,图像也更清晰。

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ADI针对超声也推出了新的产品,例如线性发送端的专用DAC等。谈到超声设备的趋势,王胜表示,现在的趋势之一是将更多的芯片都设计到探头里面,同时还保持原来的精度。这种不断实现产品小型化的超声方案,为给医生和患者带来更便捷的检测方法和体验。

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在医疗CT方案中,ADI的方案可以大幅提高通道数,可由原来的16排提升到现有的320排,同时还能维持原有的成本、系统尺寸,不会相应增加。“slice数越多,转速越快,扫描时间越短,这个图像精细度越高。”王胜指出。

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写在最后

随着越来越多的中国医疗设备公司开始自主开发,电子工程专辑分析师同意王胜的看法,即ADI的医疗电子的方案,可以助力这些公司打破全球领先厂商的市场垄断,开发出自主的从过去的低端入门级的医疗产品,到最新的可穿戴式的电子产品,以及CT、超声波和X光机这样高端昂贵的设备。期待这些技术上的创新,为我们带来更好、更实惠的医疗服务!

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