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
zaiweilaishiniannei，yigezhongyaodefazhanqushijiushibianxieshiyiliaodianzishebeijianghuidaliangyongxian。zaishejizaoqizuochudianyuanguanlijuece
，jiangyouzhuyuxitongcengmiandequshe，duiyumanzubianxiexingheyunxingshijianmubiaoeryan，zhekenengshibiyaode。xiaoxingbianxieshiyiliaochanpinkenenghuicaiyongyicixingdianchi，eryuzhixiangfan，daxingxitongzehuichongfenliyonggezhongchongdiandianchidehuaxuexingzhihedianchizudaxiao。zhurudongtaidianyuanlujingguanli(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OEM要(yao)求(qiu)的(de)有(you)效(xiao)方(fang)法(fa)。采(cai)用(yong)不(bu)合(he)適(shi)的(de)電(dian)池(chi)組(zu)不(bu)僅(jin)會(hui)影(ying)響(xiang)係(xi)統(tong)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)
，而(er)且(qie)還(hai)會(hui)損(sun)壞(huai)係(xi)統(tong)甚(shen)至(zhi)導(dao)致(zhi)人(ren)身(shen)傷(shang)害(hai)。適(shi)當(dang)的(de)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)方(fang)法(fa)既(ji)能(neng)使(shi)產(chan)品(pin)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)便(bian)攜(xie)性(xing)，又(you)能(neng)夠(gou)通(tong)過(guo)提(ti)高(gao)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)和(he)安(an)全(quan)性(xing)而(er)使(shi)其(qi)變(bian)得(de)經(jing)濟(ji)實(shi)惠(hui)。

小型化與集成
chaoshengshiyixuechengxianglingyudeyigexifenshichang，zaibianxieshishebeilingyulijinglegaoshuipingchuangxin。jintianzhizaoshangsuoshengchandexianjinbianxieshihuoshouchichaoshengxitongyaoqiugaodujichengdekekuozhanjiejuefangan，zheshideyiliaozhuanjianenggoutuposhiyanshihuobangongshijuxian，lianjiedaochuyubianyuanweizhihuoquanqiugedichuyujinjiqingkuangzhongdekehu。

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。
 [page]
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shuoContinua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)dingyilelianbangbiaozhun，bingqieweigezhongjishuanquancuoshisuozhichi。zhexiebiaozhunzhongbaohantedingdeyinsiheanquanzhunze。cileizhunzejinzhizaikaifangdewangluoshangchuanshushujuyijizaigonggongjisuanjishangxiazaishuju，ciwaiyeyaoqiushujujiamihefangwenkongzhi。zhexieanquancuoshiquanqiushiyong，yinciyujibujiujihuikandaoyuelaiyueduogongnengfengfudeyingjianheruanjiangongjuchuxian，laizhichidangqianyijingweilaishinianneideyiliaoshujuanquan。

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-MACyanzhengyujiami。dangran
，weileliyonghaozhexieanquancaozuo，jiubixuquedingmichibingduiqijinxingshezhi
，tongchangjiangcileigongzuoliugeitongxinxieyidezuigaocengjinxingchuli。liru
，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(liao)OEM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)
，不bu僅jin延yan長chang了le產chan品pin的de使shi用yong壽shou命ming，而er且qie還hai明ming確que定ding義yi並bing改gai進jin了le變bian更geng控kong製zhi流liu程cheng。為wei了le滿man足zu醫yi療liao市shi場chang專zhuan用yong且qie受shou控kong的de生sheng產chan線xian需xu求qiu
，就jiu應ying有you效xiao消xiao除chu設she施shi間jian的de變bian化hua，並bing拓tuo展zhan資zi格ge實shi踐jian
，同tong時shi提ti高gao產chan品pin的de可ke追zhui溯su性xing或huo加jia強qiang消xiao費fei類lei電dian子zi產chan品pin生sheng產chan測ce試shi的de嚴yan格ge性xing。通tong過guo提ti供gong篩shai選xuan(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。