转发：醫療電子產品目前及未來的趨勢

 

高齡化社會、全球醫療成本提高，以及偏遠地區、新興區域和我們居住所在地均需要便利的醫學診斷與治療，都是目前驅動醫療電子市場的主要趨勢。未來幾年內，不同的世界經濟體將持續推動這些以及其他方面的趨勢，因此，醫療電子產品製造商如今面臨的一些主要顧慮包括可攜性與微型化、無線連線、安全性、資料防護與品質，以及可靠性。

電源管理

可攜式醫療電子產品設備的普及將會是未來十年內的重要趨勢。在設計初期即決定電源管理方式有助於定義系統層級的損益，才能達到可攜性及使用時間等目標。小型的可攜式醫學產品可使用拋棄式電池，而大型系統可能需要使用數種可充電的化學材質與不同尺寸的電池組。動態電源路徑管理(DPPM)之類的功能能夠讓系統不需要透過電池充電路徑即可獲得電力。這讓已耗盡電池電量的裝置在插入插座之後就能立即啟用，不需要等候電池的充電。在緊急情況下，這可救人一命。

由於電池電壓不會呈現直線驟降，因此光靠電壓追蹤無法正確地解讀出電池的使用情況，尤其在電壓剩餘2/3，也就是放電循環時間達到60%至70%時，情況更是如此。由於庫侖計數無法針對電池老化的情況進行補償，因此只能隨著時間「推測」電池的狀態。然而，阻抗追蹤能夠讓醫療設備計算剩餘的使用時間，且其誤差率只有電池整體使用時間的1%。利用電壓轉換得出個別電池的電壓及充電/放電電流，通常就能計算出這樣的結果。在可攜式電源解決方案中，其他的保護還包括電池過壓、欠壓、過電流及短路保護。

系統的可靠性對於醫療電子產品至關重要，因此電池驗證是一項重要的需求。在某些電池管理產品中，單線雙向通訊系統可用來連結96位元裝置識別、特定裝置16位元種子及16位元裝置特有的循環冗餘檢查(CRC)以達到安全性。若要驗證使用的電池是否符合原始設備製造商(OEM)的需求，這是有效的方法。使用不正確的電池組會影響系統執行時間並損壞系統，甚至會造成傷害。適當的電源管理方式除了能夠達到可攜性的效果，還能增加電池使用時間與提升安全性，使價格變得更加實惠。

圖1：可攜式超音波系統架構圖，整合類比訊號鏈是實現可攜性的重要關鍵。

微型化及整合

在醫療影像處理市場區塊中，可攜式設備中的超音波應用已達到相當高的創新程度。現今進階的可攜式或手持超音波系統需要高度整合並可擴充的解決方案，這能夠讓醫療專業人員走出實驗室或辦公室，接觸到全世界身處偏遠地區或緊急情況的病患。

整合讓可攜性這個趨勢得以持續發展，並且達到節省成本的效果，超音波影像處理便是其中一個極佳的例子。嵌入式處理器能夠發揮最高的記憶體使用程度及電源效率，而且在醫療影像處理設備的運算能力平衡、彈性、電池使用時間及系統尺寸等方面都扮演重要角色。例如，現今的高效能DSP能夠提供足夠的電力來進行超音波系統的後端數位處理，同時，DSP的程式設計功能可運用於最新的軟體演算法，而不需要更換系統硬體。DSP系統單晶片(SOC)的高度系統整合，能夠使OEM開發團隊享有系統效能提升及上市時程縮短的優點。這些SOC能夠適當地結合DSP處理、一般用途控制、專用週邊及影像最佳化與視訊壓縮等功能，因此能夠達到符合成本效益的低功耗單一封裝解決方案。這能夠讓開發人員減少電路板空間的使用及設計時間，以便更專注於開發與眾不同的產品。

想要實現超音波的可攜性，除了持續整合嵌入式處理技術之外，整合類比訊號鏈也是重要關鍵。在訊號鏈的類比接收端，單一整合式類比前端(AFE)能夠取代離散式多重通道LNA、VCA、PGA、低通濾波器及高速類比數位轉換器(ADC)等功能，並能提供LVDS資料輸出。在減少系統的裝置數量後，整合式AFE即可降低高達20%的耗電量、減少40%的雜訊，並節省40%的電路板空間，進而省下相當可觀的系統成本。無論是手持式、高階型或是各種尺寸的超音波系統，整合式AFE都能夠達到適合的影像效能。

目前業界正期盼能開發出專屬的硬體與軟體工具套件來實現這些技術。對於醫療影像處理技術而言，現在正是一個令人興奮的時刻，因為此類的整合搭配上系統層級的工具套件將以前所未有的速度帶動技術的進步。