便携医疗电子：新一代集成式AFE方案将组件数量与功耗锐降97%

便携医疗电子设备正不断改进数以百万计患者的医疗保健条件。诸如血糖监测仪、心率检测仪、可吞咽胃肠 (GI) 道检测仪以及止痛植入物等众多设备都在不断提升慢性或急性疾病患者的生活质量。再比如便携式自动除颤器可以挽救急病患者的生命、运动手表不仅能够无线记录用户的心率、测量距离、进行脚步计数，而且还可实现能最大限度发挥有氧训练优势的其它功能…未来几年中，还会出现更多能显著改善医疗实施及其效果的创新型医疗应用产品。

宋浩然，德州仪器（TI）中国区高性能模拟产品业务拓展经理

随着中国人口老龄化、居民财富的增长以及医疗条件的改善，中国高端医疗电子市场的需求大幅提升，然而，中国医疗支出占GDP的比例只有5%左右，相比之下美国的这一比例为17%，法国和德国均为12%，所以中国医疗市场还具有非常大发展空间。近年来，中国便携医疗电子市场增长势头非常迅猛。赛迪顾问《中国医疗电子行业战略研究》报告指出：2010年，中国便携医疗电子市场规模达208.7亿元，同比增长28.5%，其中家用便携医疗电子市场的份额则达到65.0%，是中国便携医疗电子市场最具影响力的组成部分。

便携医疗电子市场空间巨大

首先，根据管理咨询机构贝恩公司(bain&co)预测，中国医疗行业将以每年平均15%的速度增长,到2015年将达到6000亿美元左右。贝恩公司称,在2007年到2009年之间,中国医疗市场增幅比全球市场高出4倍多。其次，中国人口老龄化进程加快：根据2010年全国人口普查结果,目前逾13%的人口年龄在60岁以上。第三，十二五规划中的许多内容聚焦于提高生活水平和扩大医保覆盖范围，中国基层医疗设施短缺。最后，人们对医疗、健康、生活质量、疾病护理等方面提出了越来越高的要求，医疗和健康领域正在渐渐从关注疾病治疗向保健方向转变。因此，这将为医疗电子带来非常广阔的增长空间。有数据显示，中国便携医疗电子市场的年复合增长率已连续5年保持在20%-30%的增长。

所有便携式产品都需要采用低功耗微处理器来接收用户或操作员的指令，并提供读数与状态更新。由于几乎所有此类产品都依靠电池运行，因而不断延长电池使用寿命成为需要重点考虑的事项。尽管这些产品在电池使用寿命需求方面各有不同，不过一般电池更换间隔在2~10年之间。另外，这些受空间限制的产品通常需要采用高度集成的模拟组件，以便将信号调节和转换至能够对其进行处理和译码的数字域。

半导体企业面临挑战

便携式医疗领域的需求给半导体企业带来了挑战。虽然工程设计无外乎是在相对立的功能、规范以及空间限制条件之间进行取舍，但是这种平衡取舍在便携式医疗领域往往非常棘手。医疗市场的相关需求往往很难协调，如小尺寸与高功能性、低功耗与高性能模拟，以及超长电池使用寿命与高处理能力等。其次，个人保健医疗用品正朝着多功能化方向发展，未来集多种功能于一体的医疗电子产品将越来越受到市场青睐。因此客户希望芯片供应商能提供更高集成度、更高性价比、低功耗的解决方案和产品。

医疗超声系统对模拟前端的接收电路也提出了更高的要求。如何根据系统对模拟前端的要求，从系统层面对相关的参数进行优化，集成LNA、VCA、PGA，降低外界信号干扰，提高系统性能，从而更好的满足系统需求，这也是芯片制造商一直面对的挑战。在超声波系统领域，TI于2008年推出全面集成的模拟前端AFE58xx系列便解决了上述问题，帮助制造商节省系统成本，促进新技术的形成。

医疗电子方面，TI产品更加专业化、集成化，模拟电路设计大大简化，此外，TI在数字和模拟上广泛的产品线以及多年来在相关应用领域积累的知识是TI可以为国内客户提供全面系统级的支持，大大简化客户设计，缩短设计时间，帮助客户产品快速上市。其次，作为全球领先的医疗电子解决方案提供商，TI能够提供全面的医疗电子解决方案，涵盖了医疗成像系统、消费类医疗设备、医疗仪器、病患监控、诊断及治疗设备等方方面面。TI一直致力于开发用于提高医疗设备的质量和便携性的技术，推动创新型医疗电子向更加灵活、实惠和便携的方向发展，满足医疗电子对功耗和性能（精度与准确度）的苛刻要求。

TI AFE集成式方案功耗锐降95%

近年来TI加大了对医疗电子产品的开发力度，之前推出的诸多产品已在市场中引起强大反响。例如：
我们的ADS1298R是基于市场反应非常好的ADS1298产品系列推出的新产品，它是业界首批支持片上呼吸阻抗测量的全面集成型模拟前端 (AFE)。这个24位AFE集成了40多个分立组件，既可简化便携式心电图 (ECG) 设备中呼吸检测功能的实现，又可将组件数量锐减97%。而且该产品功耗极低，比分立式方案低95%。

ADS1298 系列与分立式方案相比，不但可将组件数量与功耗锐降 97%，同时还可支持呼吸、ECG 及心率监控以及非侵入式血压与病患体温监控等高级功能，极大地满足了人们对医疗电子产品多功能的需求。

面向中高端频谱多普勒超声波设备，TI的解决方案包括具有连续波 (CW) 多普勒混频器的集成型模拟前端 AFE5807 与AFE5808。该 AFE5807 与 AFE5808 具有 0.75 nV/rtHz 的最佳噪声性能，可充分满足超声波设计人员对出色性能及影像质量的需求。此外，集成型 CW 模式还可在超声波影像中测量并显示血流速度。上述最新器件比同类竞争解决方案小 25%，可为更高通道数量的解决方案确保紧凑的系统外形。

TI 每年都会推出多款针对医疗市场的新品，近期就推出了一款具有业界最佳噪声性能与最低功耗模数转换器ADS5294，其可在5 MHz下支持75.5 dBFS最佳信噪比 (SNR)，其采样速率高达80 MSPS，可充分满足设计人员对高电源效率低成本设计的需求。ADS5294在80 MSPS下具备高性能且能提供单位通道77mW的最低功耗，还集成有数字处理块、低频噪声抑制模式以及可编程输入至输出映射功能。所有这些特性都可帮助设计人员在更小的封装中集成更多功能，从而开发更小的医疗影像系统。

在便携医疗电子领域，基于TI超低功耗[!--empirenews.page--]微控制器(MCU) MSP430的便携医疗电子解决方案广泛应用于市场当中。目前已有的应用包括便携式血糖仪、便携式血氧测量仪器、便携式心电仪器以及便携式数字温度计等多种。TI MSP430 MCU具备高集成度、高性能处理、低成本以及超低功耗等特点所以大量应用于便携式医疗电子产品。