推動醫(yī)療電子市場向前發(fā)展的主要趨勢是全球人口老齡化,、醫(yī)療保健成本日益增加以及在遠(yuǎn)程和新興地區(qū)或者家庭實施醫(yī)療診斷和治療的需求,。在未來幾年內(nèi)，不同的世界經(jīng)濟(jì)體將繼續(xù)推動這些領(lǐng)域以及其他領(lǐng)域的發(fā)展趨勢,。因此,，當(dāng)前醫(yī)療電子設(shè)備廠商所面臨的一些主要問題包括：便攜性和小型化、連接性,、安全,、數(shù)據(jù)安全性和質(zhì)量，以及可靠性,。
電源管理
在未來十年內(nèi),，一個重要的發(fā)展趨勢就是便攜式醫(yī)療電子設(shè)備將會大量涌現(xiàn)。在設(shè)計早期做出電源管理決策,，將有助于系統(tǒng)層面的取舍,，對于滿足便攜性和運行時間目標(biāo)而言，這可能是必要的,。小型便攜式醫(yī)療產(chǎn)品可能會采用一次性電池,，而與之相反,，大型系統(tǒng)則會充分利用各種充電電池的化學(xué)性質(zhì)和電池組大小。諸如動態(tài)電源路徑管理（DPPM）等特性,，允許系統(tǒng)獨立從電池充電路徑中吸取能量,。這樣一來,，當(dāng)裝配有完全放電電池的器件一旦插入后即可立即發(fā)揮作用,，而不必等待電池充電完畢。這在緊急情況下能夠起到救生作用,。
由于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(huán)時間,。庫侖計數(shù)不會對電池老化進(jìn)行補(bǔ)償，因此隨著時間推移其便會“假定”電池狀態(tài),。然而,，阻抗跟蹤技術(shù)允許醫(yī)療設(shè)備在電池整個壽命周期內(nèi)都可以計算剩余運行時間，且誤差小于1%,。這通常通過集成電壓轉(zhuǎn)換以便抽取單節(jié)電池電壓和充/放電電流來實現(xiàn),。便攜式電源解決方案中的其他保護(hù)功能還包括電池過壓、欠壓,、過電流和短路保護(hù),。
在醫(yī)療電子領(lǐng)域，系統(tǒng)可靠性至關(guān)重要,，因此電池認(rèn)證是一個關(guān)鍵要求,。在某些電池管理產(chǎn)品中，單線,、雙向通信系統(tǒng)可用于鏈接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(huán)冗余校驗（CRC）碼來提供安全性能。這是一種驗證當(dāng)前使用的電池能否滿足OEM要求的有效方法,。采用不合適的電池組不僅會影響系統(tǒng)運行時間,，而且還會損壞系統(tǒng)甚至導(dǎo)致人身傷害。適當(dāng)?shù)碾娫垂芾矸椒饶苁巩a(chǎn)品具有良好的便攜性,，又能夠通過提高電池壽命和安全性而使其變得經(jīng)濟(jì)實惠,。
小型化與集成
超聲是醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的一個細(xì)分市場，在便攜式設(shè)備領(lǐng)域歷經(jīng)了高水平創(chuàng)新,。今天制造商所生產(chǎn)的先進(jìn)便攜式或手持超聲系統(tǒng)要求高度集成的可擴(kuò)展解決方案,，這使得醫(yī)療專家能夠突破實驗室或辦公室局限，連接到處于邊遠(yuǎn)位置或全球各地處于緊急情況中的客戶,。
集成會不斷推動便攜及成本節(jié)約趨勢,，超聲成像領(lǐng)域就是個不錯的例子,。在最大化內(nèi)存使用和節(jié)能的同時，嵌入式處理器在平衡醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的計算能力,、靈活性,、電池使用壽命和系統(tǒng)尺寸方面起到了至關(guān)重要的作用。例如,，目前的高性能DSP馬力強(qiáng)勁,，足以在超聲系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行后臺數(shù)字處理。同時,，DSP的可編程性使其能夠在不更改系統(tǒng)硬件的情況下實施最新的軟件算法,。得益于DSP SoC的高度系統(tǒng)集成，OEM廠商開發(fā)團(tuán)隊不僅能夠提高系統(tǒng)性能,，還可以縮短產(chǎn)品上市時間,。通過將DSP處理、通用控制,、專用外設(shè)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(fā)人員節(jié)省板卡空間并縮短設(shè)計時間,，并促使他們將更多的精力放在開發(fā)特色產(chǎn)品方面。
除了不斷集成可實現(xiàn)超聲便攜性的嵌入式處理技術(shù)之外,，集成模擬信號鏈也很關(guān)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(shù)據(jù)輸出,。通過減少系統(tǒng)的器件數(shù)目，集成的AFE可降低高達(dá)20%的功耗,，將噪聲系數(shù)減少40%,，同時節(jié)省40%的電路板空間。這樣一來,，極大節(jié)省了系統(tǒng)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(shè)備到高端設(shè)備所有尺寸的超聲系統(tǒng),。
連接性和遠(yuǎn)程病患監(jiān)護(hù)
對大多數(shù)病患監(jiān)護(hù)系統(tǒng)來說,，數(shù)據(jù)完整性、系統(tǒng)靈活性和活動性都是至關(guān)重要的因素。通過諸如以太網(wǎng)和無線一類的接口,，醫(yī)院就能將整個機(jī)構(gòu)的所有設(shè)備連接到一起,，甚至還能連接到病患家中。目前所使用的接口允許護(hù)理人員通過病患身上佩戴的無線身體傳感器網(wǎng)絡(luò)與病患遠(yuǎn)程連接,。這樣就可充分利用醫(yī)院的內(nèi)部網(wǎng),，或者連接至病患的家庭安防系統(tǒng)或手機(jī)。該系統(tǒng)連接至以太網(wǎng)或呼叫中心,，從而在不會干擾病患的情況下持續(xù)進(jìn)行監(jiān)控,。據(jù)說Continua健康聯(lián)盟可能會采用藍(lán)牙技術(shù)，諸如ZigBee等其他無線接口也有望應(yīng)用在消費類醫(yī)療設(shè)備和便攜式病患監(jiān)護(hù)設(shè)備領(lǐng)域,。
當(dāng)選擇無線接口時,，功耗,、數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)范圍是其中需要考慮到的三個關(guān)鍵因素,。以ZigBee為例，該協(xié)議可以在全球范圍使用,；數(shù)據(jù)速率和占空比適中,；支持無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，允許同一系統(tǒng)中存在多個傳感器,。藍(lán)牙和藍(lán)牙低功耗（BLE）協(xié)議所提供的范圍雖有所限制,，但數(shù)據(jù)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(tǒng)藍(lán)牙而言外形更小的電池,。
最后，解決方案選擇必須適合系統(tǒng)功耗預(yù)算范圍,，并滿足數(shù)據(jù)傳輸要求,。
數(shù)據(jù)安全性
醫(yī)療數(shù)據(jù)安全性也是另一個主要要求和關(guān)注的焦點。美國1996年的醫(yī)治保險攜帶和責(zé)任法案（HIPAA）定義了聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn),，并且為各種技術(shù)安全措施所支持,。這些標(biāo)準(zhǔn)中包含特定的隱私和安全準(zhǔn)則。此類準(zhǔn)則禁止在開放的網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)以及在公共計算機(jī)上下載數(shù)據(jù),，此外也要求數(shù)據(jù)加密和訪問控制,。這些安全措施全球適用，因此預(yù)計不久即會看到越來越多功能豐富的硬件和軟件工具出現(xiàn),，來支持當(dāng)前已經(jīng)未來十年內(nèi)的醫(yī)療數(shù)據(jù)安全,。
例如，專為低功耗,、低電壓便攜式應(yīng)用而設(shè)計的幾個符合IEEE 802.15.4 的RF收發(fā)器,，能夠提供面向數(shù)據(jù)加密和認(rèn)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(shù)器模式（CTR）和CMC-MAC驗證與加密,。當(dāng)然,，為了利用好這些安全操作，就必須確定密匙并對其進(jìn)行設(shè)置,，通常將此類工作留給通信協(xié)議的最高層進(jìn)行處理,。例如，CC2530可與多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議兼容,，其中包括 IEEE 802.15.4,、Zigbee、Zigbee RF4CE,、Smart Energy以及IP協(xié)議,。CC2530還提供了政府標(biāo)準(zhǔn)層面的高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）128位加密/解密內(nèi)核。此內(nèi)核支持IEEE 802.15.4 MAC安全,、ZigBee網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層所需的AES操作,，從而確保了更高的安全性。
鑒于有關(guān)病患數(shù)據(jù)傳輸和對如何保護(hù)該數(shù)據(jù)方面已定義了聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn),，預(yù)計不久即會看到越來越多功能豐富的硬件和軟件工具,。
例如，專為低功耗,、低電壓便攜式應(yīng)用而設(shè)計的幾個符合IEEE 802.15.4 的RF收發(fā)器,，能夠提供面向數(shù)據(jù)加密和認(rèn)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(shù)器模式（CTR）和CMC-MAC驗證與加密,。當(dāng)然，為了利用好這些安全操作,，就必須確定密匙并對其進(jìn)行設(shè)置,，通常將此類工作留給通信協(xié)議的最高層進(jìn)行處理。例如,，CC2530可與多個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議兼容,，其中包括 IEEE 802.15.4、Zigbee,、Zigbee RF4CE,、Smart Energy以及IP協(xié)議。CC2530還提供了政府標(biāo)準(zhǔn)層面的高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）128位加密/解密內(nèi)核,。此內(nèi)核支持IEEE 802.15.4 MAC安全,、ZigBee網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層所需的AES操作，從而確保了更高的安全性,。
鑒于有關(guān)病患數(shù)據(jù)傳輸和對如何保護(hù)該數(shù)據(jù)方面已定義了聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn),，預(yù)計不久即會看到越來越多功能豐富的硬件和軟件工具,。
質(zhì)量和可靠性
由于全球各機(jī)構(gòu)和當(dāng)前法律環(huán)境中的規(guī)范及政府質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格，因此醫(yī)療設(shè)備公司所關(guān)注的重點在不斷發(fā)生改變,。如今,，在為醫(yī)療OEM廠商設(shè)計半導(dǎo)體產(chǎn)品時，對質(zhì)量和可靠性的考慮非常重要,，并且二者是眾所周知的行業(yè)門檻,。通過將增強(qiáng)型產(chǎn)品（EP）流納入目錄進(jìn)程（catalog process），不僅延長了產(chǎn)品的使用壽命,，而且還明確定義并改進(jìn)了變更控制流程,。為了滿足醫(yī)療市場專用且受控的生產(chǎn)線需求，就應(yīng)有效消除設(shè)施間的變化,，并拓展資格實踐,，同時提高產(chǎn)品的可追溯性或加強(qiáng)消費類電子產(chǎn)品生產(chǎn)測試的嚴(yán)格性。通過提供篩選（upscreening）的替代方案,，增強(qiáng)型產(chǎn)品流還可為廠商節(jié)省成本并縮短產(chǎn)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(nèi)容,，當(dāng)應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)時,，該質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)適用于所有醫(yī)療設(shè)備,。idwq0005
