半導體是日常使用的眾多創(chuàng)新電子設備的核心,。尤其在醫(yī)療健康技術領域更是如此，它們結合先進的低功耗(甚或無電源)傳感器和聯(lián)接方案,。把這些技術與物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的便利和普及相結合,，促成醫(yī)療市場領域迅速上升的趨勢。
市場估計,，未來五年,，醫(yī)療應用的增長將近10%，部分由對醫(yī)療成像和醫(yī)院設備的需求推動,。但增長最快的領域是便攜式設備,，包括可穿戴技術和非處方藥方案,，如“助聽器(hearables’)”。在人口老齡化,、移動化,、更注重健康的背景下，能夠在家中和工作中監(jiān)測健康的便利正推動著越來越大的需求,。
醫(yī)療市場推動力和應用
隨著醫(yī)學的進步,，新的測試被開發(fā)出來，通常由新的設備所支持甚或促成,。超聲波和CAT掃描儀等設備支持對病人進行非侵入性評估,，從而降低風險和成本。在有必要進入病人體內(nèi)處,，有新一代可植入設備,，包括心臟除顫器和起搏器，以及可注射的監(jiān)測器,，乃至可以無線傳輸數(shù)據(jù)或圖像的可吸收電子設備,。
在市場的“非處方藥”端，可穿戴健身追蹤器讓用戶更加了解其基本功能和活動水平,，并采用更好的生活方式,。測量和傳達臨床數(shù)據(jù)而不是活動數(shù)據(jù)的可穿戴設備，在市場上不斷涌現(xiàn),，以支持對各種常見疾病的監(jiān)測和治療。同時,，稱為“助聽器”的設備正在進入可直接訪問的在線或?qū)嶓w零售市場,，帶來了前所未有的功能水平。
推動醫(yī)療市場的因素有很多,；在大多數(shù)地區(qū),，人們的壽命通常更長，因此,，總體人口在老齡化,。這只是導致發(fā)病率上升的一個因素，而心臟病,、糖尿病和哮喘等慢性病,，需要對患者進行定期監(jiān)測。監(jiān)測趨于在醫(yī)院和醫(yī)生辦公室以外進行,，部分原因是我們繁忙的現(xiàn)代生活,，需要將必要的監(jiān)測納入我們的工作和旅行日程。這也是由成本驅(qū)動的,；病人使用創(chuàng)新的電子設備,，在家自己就可以監(jiān)測，這費用比在醫(yī)院花錢請醫(yī)療專業(yè)人員監(jiān)測要便宜得多。
技術推動的醫(yī)療方案
尤其是在新的,、增長更快的便攜式醫(yī)療領域,，包括可穿戴設備和助聽器，成功的方案有賴于功能,、便攜性和低功耗運行的結合,。無線通信的能力是另一個關鍵特性，因為這些超小型設備尺寸小,，又沒有電力資源來添加觸覺接口或顯示器,。藍牙低功耗等短距離通信技術支持醫(yī)療設備利用移動設備(如智能手機和平板電腦)的屏幕作為接口及接收數(shù)據(jù)，并通過IoT向更廣泛的世界提供極重要的聯(lián)接,。
器件技術特別是半導體的最新進展,，已反映出這些趨勢，及增加的功能,、減小的尺寸和更低的功耗是重要和常見的主題,。雖然醫(yī)療行業(yè)在推動這些變革的說法具有爭議性，但這些變革在推動醫(yī)療行業(yè)確是事實,。器件和半導體技術的最新創(chuàng)新使得能夠開發(fā)現(xiàn)代消費者需要的醫(yī)療設備,，并使消費者能夠從中獲得巨大益處。其實在很大程度上,，半導體創(chuàng)新的步伐正在推動醫(yī)療設備創(chuàng)新的步伐,。
雖然可穿戴設備和助聽器很小，但它們?nèi)匀皇峭暾南到y(tǒng),，結合處理能力,、內(nèi)存、外設,、傳感器和通信以及使系統(tǒng)正常運行所必需的分立器件,。這些常被忽視的小器件通常也提供電路保護，而且在許多方面,，與更精密的器件一樣重要,。
安森美半導體是專注于便攜式醫(yī)療設備之器件和技術的典范，提供廣泛的產(chǎn)品和支援服務,，如專門針對這一市場的開發(fā)環(huán)境和工具,，包括提供高度集成、高能效方案的極其緊湊的系統(tǒng)單芯片(SoC),。
如安森美半導體的藍牙5認證的無線電RSL10系列,。RSL10提供超低功耗互聯(lián)，接收功耗僅7 mW,，在睡眠模式下功耗可忽略不計,，僅62.5 nW,。
圖1：RSL10 為微型醫(yī)療設備提供超低功耗互聯(lián)
這些數(shù)字意味著兩次充電之間間隔的時間更長，即使在使用非常小的電池時也是如此,。
RSL 10只需要約10個外部器件來支持一個完整的方案,，且占位僅5.50mm2，易于納入最小的醫(yī)療設備如助聽器中,。
圖2：精密的可穿戴設備將大量技術打包到非常小的空間中
為更易于導入設計,，RSL10可作為一個完整的、系統(tǒng)級封裝(SiP)方案,，把天線,、RSL10無線電SoC和所有無源器件集成在一個微型方案中。
通過智能手機和平板電腦等設備聯(lián)接到互聯(lián)網(wǎng),，可以使用應用程序配置如助聽器之類的超小型設備,，以及為這些設備提供基于云的管理和臨床支持。它還提供接入重要的空中固件(FOTA)更新,，以便于添加額外的特性和功能到已在使用的設備,。
如果確保微型醫(yī)療設備是高能效的和聯(lián)接是重要的，那么確保它們不受外部電干擾的損害至關重要,，尤其是對于如心電圖(ECG),、自動體外除顫器(AED)和起搏器等設備。在便攜式/可穿戴設備中,，由于電干擾導致的故障風險被提高,，因為它們可能用于未知和不斷變化的公共環(huán)境中。這里,，如多通道瞬態(tài)浪涌抑制器(TSS)之類的器件具有重要的作用,。
圖3：簡單的器件（如TSS）為關鍵設備（如起搏器）提供必要的保護
這些微型器件安裝在醫(yī)療設備的輸入信號線上，并提供多達10個通道的電氣保護,，確保該設備最可靠地發(fā)揮預期的功能。
總結
隨著人口老齡化,，壽命比前幾代人長很多年甚至幾十年,，創(chuàng)新的聯(lián)接的便攜式或可穿戴保健產(chǎn)品變得更加重要。適合忙碌的,、移動的現(xiàn)代生活方式的醫(yī)療監(jiān)控可以在極小的封裝中提供更多的功能,，同時僅消耗毫瓦甚至納米瓦級的功率。
這些現(xiàn)代設備需要能夠測量,、處理和通信,，挑戰(zhàn)設計人員在僅僅幾平方毫米的PCB占位提供全集成的系統(tǒng)。至關重要的是,，這些器件不僅要可靠,，還要提供消費者所需的功能和使用壽命,。最近在器件技術方面，特別是在先進的小型化和高度集成的半導體領域的創(chuàng)新,，正在推動這一快速發(fā)展市場領域的步伐,。簡而言之，技術進步正在把病人需要的設備變成他們想要的設備,。