時間:2023-08-17 17:51:30
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隨著人們對健康與身體保健的重視程度越來越高,以及醫療產業電子化、信息化的加速,醫療電子作為一種新興產業顯示出極大的市場潛力。從中國市場來看,2006年,在經濟加速發展、醫院信息化進程加快及國家相關政策變化等幾方面有利因素的影響下,中國醫療電子市場規模繼續加速增長,銷售額突破200億元,達到210.8億元,同比增長15.6%,明顯高于全球同類市場增長水平,預計未來幾年中國醫療電子市場增長趨勢不變,2011年中國醫療電子市場規模有望接近500億元。
針對人們對健康保障越來越高的要求,不免提出這樣的問題,維持身體健康一定得要仰賴醫生嗎?而答案也正在逐步顯現,隨著科技進步,醫療行為正從醫院走出,轉而進入互聯網家庭,讓現代人的就醫習慣和醫療設備市場面臨巨大轉變。
根據市場研究機構Databeans預測,至2011年全球醫療電子用半導體產值將超過40億美元,以家用市場成長速度最快,平均年成長率高達12%。另一研究機構BCCResearch的最新調查報告也指出,全球家用醫療設備市場規模將從2007年的146億美元,至2012年時增加到204億美元,年均復合增長率(cAGR)將達到6.8%。輔助復健、治療設備、監視/傳感器與遙測設備等,成為家用電子醫療市場的大頭,僅以血糖測量儀來看在2007年就有70億美元商機,而到了2012年將成長到89億美元;而有益健康的家用醫療設備,預估更將大舉成長25%。
全球醫療電子市場的熱鬧,受到以下趨勢影響:(1)人口老齡化;(2)發達國家和發展中國家的人們對于增進健康照顧的期望持續增加;(3)保險公司和雇主在醫療開銷的支付和保險范圍逐漸消減,但受保人或病患需繳納的費用卻日益增加;(4)日新月異的科技可針對許多癥狀較輕微的疾病,給予早期分析、預防與治療。
其中,人口老齡化是推動家用醫療電子發展的主力之一,也是全世界各國都面臨的問題。根據聯合國報告指出,公元2000年全球老年人口達6億人,預估至2050年將增至20億,老年人口比例將高達21%。人口數最多的中國,同樣也將擁有最多的老年人口。根據國家統計局的數據顯示,2007年65歲及以上人口占全國總人口的比重達到8.1%,估計到2025年,老年人口將從現在的1億4千6百萬,增加到2億9千萬人。
BCC分析報告也指出,若以區域性來看家用醫療電子市場的銷售額百分比,美國與加拿大目前是最大、也是成長最快的市場,占有全球市場的34.2%;而藥品和醫療器械產品在其醫藥總產值中各占一半的歐盟占28.9%;包含中國在內的其它二十個發展中國家,則占市場比例的22.8%。
從生病了才看醫生的治療,到疾病的預防,在電子科技的推波助瀾之下,保健醫學將是未來的顯學。不但大型的醫院用治療儀也逐漸朝便攜式、經濟型家用康復治療器的方向發展,例如,全自動體外電擊器、生育監測儀等;每個家庭也會將家庭醫療與保健視為必要的投資,選購家用醫療電子設備就像選購電視與冰箱等家電般平常。
醫療電子發展提出高標準嚴要求
上面一系列的數據顯示,家用便攜式醫療電子設備已成為醫療事業領域的熱點而備受關注,在這種強烈市場需求的推動下,吸引了越來越多國內外設計和制造廠商的目光,各種新型的技術及產品一一呈現。
整體性能的提升需要各環節的有力支撐
醫療電子設備的研發也給設計者提出了很多特殊的要求和挑戰。美國國家儀器公司(NI)技術市場部工程師倪斌表示,對便攜式醫療電子的要求往往是高性價比、小巧便攜、準確性,同時也更關注其硬件指標的高精度、高可靠性、以及更強大的醫療分析與功能集成性。尤其對于監控設備而言,設備可靠性成為與病人生命息息相關的一部分。另外從市場角度而言,要使得設備能夠及時的打入市場,更多集成的高級分析功能已也成為將來的技術熱點。
MIPs科技公司戰略營銷經理Ian Anderton則認為,醫療設備通常要比其他大多數工業設備有更高的性能,需要在設備中整合若干復雜的功能和接口。獲取自各種傳感器的數據需要利用-∑轉換器從模擬轉換為數字,并利用數字信號處理(DsP)技術進行處理,該技術通常不用于標準的微控制器。MIPS科技的微控制器有一個包括DSP ASE的選項,它是一系列超過40個DSP中心指令,可以加速常見于醫療設備軟件類型的DsP算法,包括:快速傅立葉變換(FFT)和有限(FIR)及無限(IIR)脈沖響應濾波器。
同時他還指出,醫療設備還需具備局域網和個人區域網通信等類似于其他工業設備的能力。這些配置中的任何一個都需要具備存儲器管理能力的高性能32位處理器,以實現網絡的高數據傳輸率,支持用于這類環境的RTOs(實時操作系統)。在網絡上傳輸的數據越敏感,就越需要具有嵌入數據安全保護功能的MCU。作為4K內核系列一部分的MIPS32 4KSd內核,可以通過一個叫做smartMIPS的特定應用擴展(AsE)提供這種保護能力。它增加了用于算法的密碼加速,例如RSA、Ecc、DES和AEs。SmartMIPS還包括一個安全存儲管理單元(MMu),它可以加擾高速緩存接口,進一步提高所提供的保護等級。增加smartMIPS擴展只增加了不到10%的內核尺寸,卻可以利用軟件唯一的實現方法實現高達10倍的性能。
德州儀器(TI)公司亞太區高效能模擬產品市場開發經理陳炳文也表示對這一領域的關注,他提出,在網絡方面,無線通信技術對醫療電子產品有較大貢獻,比如藍牙技術、WiFi技術以及Zigbee技術等都在醫療電子產品中扮演著重要的角色。在此方面,TI支持范圍廣泛的無線協議,藍牙、WLAN、ZigBee等。其推出的AFE58xx系列面向便攜式超聲波設備的新型模擬前端(AFE)。這個系列的首款器件AFE5805帶給超聲波設備極為清晰的影響效果。2007年7月,TI又了該系列的第二款產品一AFE5804,實現了在便攜式超聲波應用中的低功耗。AFE醫療超聲波系列產品的最新成員是TI在2007年10月推出的業界首款16N道AFE5851與8道5gAVE5801產品,它們在電源效率與封裝面積方面實現了革命性的突破,使手持式超聲波系統產品能放到醫生的口袋里面。
低功耗要求始終是關注的重點
醫療電子設備的改善與相應電子技術的提高息息相關,創新的半導體產品與貼合市場需求的解決方案才能讓我們看到更多更好的設備。對便攜式醫療設備來說,除高 可靠性外,更重要的因素就是低功耗。低功耗除了可延遲電池設備使用壽命、減輕它的重量和體積外,還有另外一個好處:因為一般低功耗需要用的電流和電壓較低,所以其產生的EMI也相應比較小,那么對其他設備的干擾也就相應要更小。相信這也是意欲進入便攜式醫療電子設備市場的各大廠商格外關注的技術指標。
MIPS公司的Ian Anderton表示,為了用最低的工作頻率實現較高的性能等級,MIPs科技用于Mcu市場的處理器采用了非常有效的微架構,它構建了一個5段或8段流水線,可以實現高于1.5DMIPS/MHz的性能水平。同時通過不斷提高電源效率降低電源供應成本,從而延長電池驅動系統的運行時間。
ADI公司市場部經理陸磊則提到,家用醫療電子設備對系統及各主要單元的要求通常包括低功耗、高性能、高集成度以及豐富的外設和接口。而ADI Blackfin處理器可支持動態電源管理和很低的待機功耗,能夠提供較高的單位功耗運算能力,非常適合家用醫療設備要求,同時滿足低功耗和高性能的要求。
在實現低功耗方面,更有多家半導體廠商提出了基于本身產品架構的旨在提高能源效率的特色品牌,包括美國國家半導體公司的PowerWise品牌,IBM和Freeseale大力推動的Power Architecture品牌等等。這些品牌正在逐漸擴展,其倡導的綠色節能概念已經不僅僅局限于自身產品的研發生產,而是已經滲透到從單芯片設計到系統開發的每個環節,作為一種設計理念被更多的芯片生產商以及系統應用商接納和采用,在便攜式家用醫療設備領域亦是如此。
輔助設計工具的采用將大大節省設計時間提高設計效率
可以說,因為和人體的健康、生命息息相關,無論是便攜式醫療設備還是遠程監控設備,從局部設計到整體性能的保證都有極高的要求。相關電子廠商要爭得屬于自己的那一塊蛋糕,一方面要從提高自身產品的可靠性和高性能入手,另一方面也要不斷縮短產品設計周期,以搶占市場先機。為實現這一目標,一些先進的功能強大的設計工具便成為設計工程師提高設計效率的不二之選。
Actel公司產品市場拓展高級經理Hezi Saar就表示,標準FPGA可為醫療電子市場帶來重要的優勢:快速上市和靈活性。對于家庭測試、監控和診斷應用的醫療電子設備而言,Actel的單芯片混合信號Fusion FPGA提供了前所未有的高集成度,能夠實現家用測試和監控設備的系統、功率和熱管理一從系統掉電/上電功能到數據記錄和溫度感測。由于家用醫療設備需要低功耗和延長電池壽命,具有超低功耗Flash Freeze模式和功能豐富的Actel 5μW IGLOO FPGA便能為設計人員提供低至競爭可編程解決方案1/1700的功耗。在胰島素泵中,超低功耗IGLOO FPGA可以將額外的黏膠邏輯和多功能―從人機接口(HMI)、顯示、存儲和通信控制以至微控制器功能一引進于單一封裝中,從而節省材料清單、電路板面積、功耗和成本;而在成像應用方面,雖然一些醫療設備仍然使用墻壁電源,便攜式趨勢正對超便攜式超聲波成像系統造成重大影響,因此,這些應用不僅需要延長電池壽命,還需要大功率計算和高效的存儲器存取。由于低功耗、可靠性和小型封裝對便攜式成像應用日益重要,超低功耗IGLOO FPGA已獲選在下一代便攜式成像設備中,用來處理設備的功率和重置管理功能,提供節能和延長電池壽命的優勢。而且,FPGA產品還可提供耐輻射功能。
而NI的倪斌則認為,LabVIEW技術與NI的硬件平臺可以簡化這類FPGA應用的開發,加快開發流程與速度。通過LabVIEW的圖形化編程方式,可以直接對FPGA進行編程而無需額外的工具和語言的要求,LabVIEw能自行將圖形化代碼編譯并下載到FPGA中,同時NI集成FPGA的硬件開發平臺,如CompactRIO,結合了IO電路、實時控制器,并兼容任意的NIC系列模塊,幫助工程師實現快速開發復雜的醫療設備。
可以看到,無論是采用哪種設計工具,工程師都可借助其中龐大的工具庫和強大的軟件處理功能,為設計節省更多的時間,專注于更高性能的實現,從而高效地推出更有競爭力的產品。
國內醫療電子產業任重道遠
作為21世紀最具潛力的明星產業之一,醫療電子產業得到越來越多的半導體廠商的關注和參與,而中國作為世界最大的消費市場無疑會成為眾商家的必爭之地,在這個巨大利益的分配中,國內的醫療電子產業又是怎樣一種狀況,面對眾多國際知名廠商的沖擊,它們是否能突圍而出走出一條自己的特色之路呢?
NI公司的倪斌表示,目前醫療電子設備的競爭異常激烈,相對國外廠商手握高尖端技術不同,國內設備就技術含量而言相對較低,而國內廠商的優勢在于快速定位開發方向以及及時降低開發成本。面對國內這個日益增長的醫療市場,如果不能通過快速的、有針對性及創新性的開發應用醫療系統,并及時搶占市場的話,則會在未來林立起更多的競爭對手,從而更難以在市場上生存。所以,對于國內醫療電子的開發而言,首先需要能在市場中找到適合自身企業的機會與產品定位,一味專注于低技術含量產品的價格戰,不如高屋建瓴的通過增加產品附加值來提高利潤。接下來,快速的開發流程是必須要具備的,只有高效率的原型化并產品化,才能快速將產品推向市場,同時根據市場反饋或產品反饋,設計人員需要及時改善設計及產品性能從而滿足變化的市場要求。最終,通過自身的努力為民族產業在高精尖的醫療電子領域爭取一席之地。
對此,TI公司的陳炳文的觀點是,在中國市場,目前醫療電子產品主要還是偏重于大型的醫療器械生產。未來,醫療設備也將向數字化方向發展,并且要求診斷結果越來越精確。同時,一些廠商也已經注意到為了便于隨時關注、監測身體狀況,個人或家庭化醫療產品正在迅速發展,例如家用血糖儀、血壓計等各種檢測和監測設備。現在,個人保健醫療用品正朝著多功能化方向發展,并必將成為未來市場新寵。中國醫療電子產品的市場優勢在于其龐大的內需。由于中國人口老齡化的趨勢愈演愈烈,政府在這方面的投入隨之增加,使醫療電子產品有更大的市場。但是,為了保持競爭優勢,就更要求醫療電子廠商在保證其設備質量的基礎上對設備功能進行優化、提升。
總體上,國內醫療電子產業的發展仍滯后于很多發達國家,相關的醫療電子企業在技術革新和適應市場變化的能力上尚待提高。尤其在當前產業熱點已經轉向擁有龐大市場空間的家用便攜式醫療電子設備時,怎樣快速捕捉到國內市場的 特殊需求并迅速做出反應,加大新品開發力度,加快產品研發速度,同時不斷提升產品安全性、可靠性等質量保證,應該是眾多國內醫療電子廠商思考和解決的重點。
向隨時隨地的健康保障推進
根據專業研究機構Databeans最新的報告內容,2007年醫療半導體市場由Toshiba、意法半導體與德州儀器等大廠所獨占。然而隨著更多新興需求的增加,越來越多其它供貨商正逐漸分食這塊市場大蛋糕。由于產品設計對于更小尺寸、更低功耗與更高速度的要求提高,因此傳感器、電源芯片、數據轉換器等成為醫療電子需求最大的半導體器件,而信號調節和處理、接口以及無線技術等則成為最看好的新興產品領域。
診斷與治療為醫療電子現階段最主要的應用范疇,不過,快速成長的家用醫療電子市場才是半導體供貨商最看好的商機焦點。尤其在發展中國家市場,家用醫療設備成長更為快速,人們花費在醫療上的開支也節節高升。然而,傳統的醫療基礎設施不能完全滿足現有需求,而建設與醫療成本皆高昂,人力資源也不一定足夠,因此有市場分析師認為,家用醫療電子設備可能如手機般,以跳躍式的成長,在短期間內獲得實現。
醫療設備與電子技術的革新及整合,讓人們可以居家照顧并監測自己的健康狀況,而不需完全仰賴醫護人員或住進醫院。家用醫療電子設備與系統主要為預防導向,并由消費者的需求所主導,這些智能型設備的使用接口親和,甚至可穿在身上記錄病患信息,并且能透過無線網絡傳送,不僅有益人們及早發現健康問題,也能協助醫生有效掌握病患狀況。