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與智能同行:醫(yī)療電子控制器的挑戰(zhàn)與變革
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與智能同行:醫(yī)療電子控制器的挑戰(zhàn)與變革

2024-08-02 10:54:55 來源:半導體器件應用網(wǎng) 作者:厲丹 點擊:21281

編者按:

在當今醫(yī)療科技飛速發(fā)展的浪潮中,醫(yī)療電子控制器如同智慧的大腦,精準地指揮著各種醫(yī)療設(shè)備的運行,從精密手術(shù)機器人到便攜式健康監(jiān)測器,無一不在彰顯著其不可或缺的地位。隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)的深度融合,醫(yī)療電子控制器的應用邊界不斷拓展,不僅提升了診療效率和精度,更為小型化和智能化醫(yī)療、安全可靠的醫(yī)療設(shè)備等開辟了廣闊前景。

針對醫(yī)療電子控制器當前的應用現(xiàn)狀和未來的發(fā)展方向,產(chǎn)業(yè)鏈上下游的半導體器件資深應用專家和醫(yī)療設(shè)備制造商就此展開對話,洞悉半導體器件的應用空間及趨勢。

與智能同行:醫(yī)療電子控制器的挑戰(zhàn)與變革

圖源包圖網(wǎng)

對話導覽:

1.簡要談?wù)劗斍搬t(yī)療電子設(shè)備在性能上提出了哪些需求和挑戰(zhàn)?做出了哪些應對方案?

2.醫(yī)療設(shè)備種類繁多,功能各異。能否結(jié)合具體案例談?wù)勗诖龠M醫(yī)療電子控制器實現(xiàn)小型化和智能化中實現(xiàn)了哪些創(chuàng)新應用方案?

3.在醫(yī)療電子控制器的半導體器件選擇中,如何把控器件的穩(wěn)定性與可靠性,以保障設(shè)備的質(zhì)量與安全?

4.能否結(jié)合具體產(chǎn)品方案談?wù)勀壳澳翅t(yī)療電子控制器的半導體器件(包括MCU、功率器件及模擬IC等)的用量情況如何?具體有哪些參數(shù)要求?

5.未來幾年內(nèi),醫(yī)療電子控制器領(lǐng)域有哪些值得關(guān)注的市場應用和發(fā)展趨勢?

受訪嘉賓:

與智能同行:醫(yī)療電子控制器的挑戰(zhàn)與變革

1.簡要談?wù)劗斍搬t(yī)療電子設(shè)備在性能上提出了哪些需求和挑戰(zhàn)?做出了哪些應對方案?

艾邁斯歐司朗屠磊:性能上的需求直接反應在對功耗更苛刻的要求上,而更低的功耗則直接提高了對散熱、封裝、工藝等標準的要求。對于這些技術(shù)挑戰(zhàn),加大開發(fā)投入是必不可缺的。正所謂“兵馬未動,糧草先行。”比如普及的CT成像技術(shù),目前仍有不少的局限性,比如黑白成像、噪聲偽影以及空間分辨率導致的小型病灶不清晰而影響診斷等。

面對這些挑戰(zhàn),艾邁斯歐司朗正在研發(fā)的光子計數(shù)Photon Counting科技正是CT成像技術(shù)的一大飛躍。傳統(tǒng)CT探測器容易受到物理分隔的限制,而光子計數(shù)探測器通過半導體晶體直接讀取光子信息,并由陽極靶面密集的像素矩陣接收,顯著提高了X光射線的利用率及圖像的空間分辨率,達到提升圖像質(zhì)量的效果,提供更精確的診斷。

芯科科技Brian Blum:隨著用戶需求的變化,醫(yī)療電子設(shè)備在性能方面的需求也與日俱增,例如更快的數(shù)據(jù)處理速度、更穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)連接、更低的能量消耗等,這些需求也對半導體技術(shù)的發(fā)展提出了挑戰(zhàn)。芯科科技作為半導體行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè),擁有豐富的專業(yè)知識和深厚的技術(shù)積累,并推出了新產(chǎn)品來應對這些挑戰(zhàn)。

芯科科技最新的低功耗藍牙BG26 SoC采用ARM® Cortex®-M33 CPU和用于射頻與安全子系統(tǒng)的專用內(nèi)核,以多核形式實現(xiàn)了性能更高的計算能力。同時,憑借出色的傳輸功率和卓越的接收器靈敏度,可確保連接性能,并維持高數(shù)據(jù)速率,減少重傳次數(shù)以節(jié)省功率和信道容量,確保了產(chǎn)品的可靠性。此外,通過嵌入人工智能/機器學習硬件加速器,還可以在處理速度提高8倍的情況下,將功耗降低為原來的1/6,實現(xiàn)更高的能效。

2.醫(yī)療設(shè)備種類繁多,功能各異。能否結(jié)合具體案例談?wù)勗诖龠M醫(yī)療電子控制器實現(xiàn)小型化和智能化中實現(xiàn)了哪些創(chuàng)新應用方案?

安森美Henry Yang:安森美耕耘醫(yī)療行業(yè)已經(jīng)有三十多年的歷史,例如在專業(yè)助聽器的產(chǎn)品化落地中,安森美解決方案集成了多核處理器、先進的音頻處理算法、低功耗藍牙模塊和豐富外圍接口的系列核心產(chǎn)品,能夠?qū)崿F(xiàn)卓越的音質(zhì)、長電池壽命和無線連接功能,幫助助聽器制造商打造出高質(zhì)量、智能化的助聽器產(chǎn)品,顯著提升用戶的聽覺體驗。特別是專業(yè)助聽器平臺的全球性能標桿Ezairo 83XX系列片上系統(tǒng)(SoC)解決方案,集成了高性能的模擬和數(shù)字信號處理功能,以及電源管理和無線連接能力,為助聽器制造商提供了一個高度集成的平臺,可以實現(xiàn)高性能的助聽器解決方案。

芯科科技Brian Blum:在小型化方面,隨著技術(shù)的發(fā)展,半導體芯片的尺寸在不斷縮小,再借助芯片級封裝(CSP)等先進的封裝技術(shù),可以幫助醫(yī)療電子設(shè)備變得更加緊湊,顯著減小體積。在智能化方面,通過采用多核形式的芯片可使醫(yī)療電子設(shè)備實現(xiàn)性能更高的計算能力,同時借助集成的人工智能/機器學習硬件加速功能可以提高處理速度;通過無線通信技術(shù),設(shè)備能夠方便地與其他醫(yī)療設(shè)備、智能手機或云端服務(wù)器進行通信和數(shù)據(jù)交換,以實現(xiàn)遠程醫(yī)療、移動醫(yī)療等應用。

芯科科技推出了多款小型化、智能化產(chǎn)品,可用于醫(yī)療電子設(shè)備。除了上述提到的BG26 SoC,BG27 SoC也專為微型聯(lián)網(wǎng)設(shè)備打造,微型2.3x2.6mm封裝,低至0.8V工作,適配醫(yī)療設(shè)備,已應用于牙齒監(jiān)測,采集唾液數(shù)據(jù)診斷健康。

與智能同行:醫(yī)療電子控制器的挑戰(zhàn)與變革

BG27 SoC應用,圖源芯科科技

3.在醫(yī)療電子控制器的半導體器件選擇中,如何把控器件的穩(wěn)定性與可靠性,以保障設(shè)備的質(zhì)量與安全?

中科樂普李學瑞:在半導體器件的使用上,目前更傾向選擇國外供應商,因其質(zhì)量和供應鏈穩(wěn)定性較高,鮮少遭遇因器件質(zhì)量問題影響產(chǎn)品的情況。國內(nèi)廠商的器件在質(zhì)量與供應方面也表現(xiàn)穩(wěn)定,但當前使用較少。未來若有更多優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)品牌,或?qū)⒃黾悠湓卺t(yī)療電子領(lǐng)域的應用。

賽樂醫(yī)療錢成:在醫(yī)療電子控制器元器件時選擇上,我們重點關(guān)注過電流、高電壓承受力及EMC性能。國外元器件在長期穩(wěn)定性和壽命方面表現(xiàn)更優(yōu),會更傾向選用。

4.能否結(jié)合具體產(chǎn)品方案談?wù)勀壳澳翅t(yī)療電子控制器的半導體器件(包括MCU、功率器件及模擬IC等)的用量情況如何?具體有哪些參數(shù)要求?

邁瑞生物鄭寶堂:目前,醫(yī)療電子控制器中半導體器件的用量穩(wěn)定,依訂單規(guī)模而定。前沿設(shè)備往往采用較為成熟的技術(shù),如單臺設(shè)備及類似工作站的產(chǎn)品。在參數(shù)要求上,MCU的選擇偏重于平臺化和成熟性,對核心性能要求并不高。十幾年來,相關(guān)技術(shù)標準和需求變化不大,行業(yè)更傾向于使用經(jīng)過時間驗證的解決方案。

中科樂普李學瑞:我主要專注于FPGA相關(guān)工作。在醫(yī)療電子領(lǐng)域,MCU、功率器件及模擬IC的使用量通常由具體設(shè)備的功能和設(shè)計需求決定。

賽樂醫(yī)療錢成:在醫(yī)療電子控制器領(lǐng)域,半導體器件的用量根據(jù)設(shè)備類型和規(guī)模而異。以小型手持醫(yī)療設(shè)備為例,如牙科專用工具,每款產(chǎn)品可能僅需單一微控制器(MCU)。功率器件的使用量同樣有限,因為這類設(shè)備體積較小。在選擇MCU時,重點考量的是其提供的I/O口數(shù)量和功能,傾向于使用經(jīng)驗證的品牌,以確??煽啃院托阅軡M足需求。對于手持式醫(yī)療設(shè)備而言,MCU的選擇更注重實際應用中的穩(wěn)定性和功能實現(xiàn),而非追求極端的參數(shù)指標。

與智能同行:醫(yī)療電子控制器的挑戰(zhàn)與變革

圖源包圖網(wǎng)

5.未來幾年內(nèi),醫(yī)療電子控制器領(lǐng)域有哪些值得關(guān)注的市場應用和發(fā)展趨勢?

芯科科技Brian Blum:得益于半導體技術(shù)的快速發(fā)展,遠程醫(yī)療、可穿戴醫(yī)療、便攜式醫(yī)療設(shè)備成為人們重點關(guān)注的領(lǐng)域。無線連接技術(shù)正是這些設(shè)備實現(xiàn)更廣泛功能和更高性能的重要基礎(chǔ)。芯科科技始終在利用自己多樣化的無線技術(shù)支持這些醫(yī)療設(shè)備的開發(fā),幫助設(shè)備追蹤患者的生理狀況,提供遠程護理功能,這對于降低醫(yī)療保健的成本和提高醫(yī)療保健服務(wù)的可獲取性而言日益重要。芯科科技還會不斷創(chuàng)新,進一步將眾多特性和功能集成到越來越小、越來越高效的芯片產(chǎn)品中。新的制造節(jié)點和持續(xù)的創(chuàng)新將不斷提高產(chǎn)品性能,支持醫(yī)療設(shè)備制造商打造出更小型、更便宜、功能更適用的產(chǎn)品。

艾邁斯歐司朗屠磊:對于臨床醫(yī)學,成像效果的提升將直接提升診斷的準確率。如光子計數(shù)技術(shù),相較于傳統(tǒng)的CT成像,光子計數(shù)可以提供彩色成像,幫助診斷小尺寸病灶,并提高圖像信噪比,有效杜絕由于噪聲帶來的成像不清晰。但除了成效效果外,光子計數(shù)更大的優(yōu)勢是其增加了CT掃描的安全性——光子計數(shù)支持使用效率更高的顯影劑,提高了醫(yī)療診斷的準確性和安全性。雖然目前光子計數(shù)技術(shù)仍在開發(fā)的過程中,但我們有理由相信,在不久后的將來,隨著技術(shù)的進一步發(fā)展和應用拓展,光子計數(shù)有望在全球范圍內(nèi)得到更廣泛的應用,為人類健康事業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻。AI在線診斷等革命性的CT成像技術(shù)的引入,對傳感器讀出速率、精度和準確度,都有更高的要求和挑戰(zhàn);半導體光學探測器包括光子計數(shù)探測器的發(fā)展可以更好的和應用端相結(jié)合,提升醫(yī)療產(chǎn)業(yè)整體升級速度。

邁瑞生物鄭寶堂:未來,醫(yī)療電子控制器肯定會國產(chǎn)化。家庭醫(yī)療設(shè)備普及與個性化健康管理將被重點推進,同時專業(yè)醫(yī)療領(lǐng)域應用拓展,全面提升醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)水平。

中科樂普李學瑞:未來醫(yī)療電子領(lǐng)域,家庭便捷式醫(yī)療設(shè)備及健康監(jiān)測系統(tǒng)將被重點關(guān)注,以順應老齡化社會需求。智能穿戴設(shè)備,如健康監(jiān)測手表,因其數(shù)據(jù)可靠性和即時健康狀況檢測能力,具有強勁發(fā)展?jié)摿?。此外,AI分析技術(shù)應用于ECG心電圖、血氧等生命體征監(jiān)測,實現(xiàn)預警功能,同樣被視為前景廣闊的領(lǐng)域。

結(jié)語:

近年來,醫(yī)療電子控制器的設(shè)計趨向于小型化、智能化和低功耗,以適應更多復雜應用場景的需求。同時,隨著對患者隱私保護意識的增強,數(shù)據(jù)安全與隱私保護成為了控制器開發(fā)的重要考量,加密技術(shù)和安全協(xié)議的應用日益廣泛。此外,為了應對醫(yī)療設(shè)備的長期穩(wěn)定運行挑戰(zhàn),控制器可靠性和耐用性的重視程度也得到了顯著提升,半導體器件的質(zhì)量顯得尤為重要。

展望未來,醫(yī)療電子控制器的發(fā)展將更加聚焦于集成度更高的系統(tǒng)級芯片(SoC)設(shè)計,以及與云端服務(wù)的無縫連接,以實現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)的實時分析和智能決策支持。同時,隨著5G通信技術(shù)和AI在線診斷的普及,高速數(shù)據(jù)傳輸將為遠程醫(yī)療和即時診斷帶來革命性變革。

本文為嗶哥嗶特資訊原創(chuàng)文章,未經(jīng)允許和授權(quán),不得轉(zhuǎn)載,否則將嚴格追究法律責任;

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