隨著新基建的發(fā)展，5G同大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿科技一起形成合力，全面促進(jìn)傳統(tǒng)行業(yè)的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，醫(yī)療行業(yè)正是其中之一。醫(yī)療資源分布不均，跨地域就診難，一直是醫(yī)療行業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)。隨著5G時(shí)代的到來(lái)，高可靠性低時(shí)延的高速數(shù)據(jù)傳輸讓這些擺在眼前的就醫(yī)難題有了被化解的希望。

而醫(yī)療保健繼續(xù)朝著自我治療的方向發(fā)展，不再需要每次去醫(yī)院現(xiàn)場(chǎng)治療。除了幫助減少身體接觸外，新技術(shù)還使普通民眾獲得了用于自我監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程治療的醫(yī)療保健工具，而這在以前是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

無(wú)論是為老齡化人口提供移動(dòng)性、幫助控制傳染病、縮短緊急響應(yīng)時(shí)間或向農(nóng)村地區(qū)提供醫(yī)療服務(wù)，在這樣的時(shí)代，遠(yuǎn)程醫(yī)療都已變得十分重要。

在本白皮書中，我將介紹對(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療行業(yè)產(chǎn)生重大影響的新技術(shù)發(fā)展，還會(huì)介紹醫(yī)院和家庭面臨的相關(guān)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括如何感知生命體征、盡可能降低功耗、提高準(zhǔn)確性和可靠性、改善連接性，以及在尺寸受限的應(yīng)用中集成多種功能。

內(nèi)容概覽

本白皮書介紹影響遠(yuǎn)程醫(yī)療行業(yè)和相關(guān)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的技術(shù)發(fā)展。

1.生物傳感

與生物傳感和可穿戴醫(yī)療設(shè)備相關(guān)的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜。

2.電源優(yōu)化

便攜式和可穿戴式患者監(jiān)護(hù)儀通常都是由電池供電，電池壽命便成為了差異所在。

3.連接

連接性是患者監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程醫(yī)療保健設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵方面。

4.數(shù)據(jù)安全性

患者數(shù)據(jù)是專有信息，數(shù)據(jù)盜竊是一個(gè)嚴(yán)重的威脅。

解決生物傳感應(yīng)用中的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

與生物傳感和可穿戴醫(yī)療設(shè)備相關(guān)的設(shè)計(jì)通常非常復(fù)雜。圖 1 顯示了如何通過(guò)無(wú)線方式監(jiān)控不同位置的多個(gè)患者，在醫(yī)院護(hù)士站的監(jiān)視器上顯示他們的生命體征。由于每個(gè)患者的用例都不同，在功耗、尺寸和連通性方面，設(shè)計(jì)的復(fù)雜性也在增加。

圖 1.適合多個(gè)患者的無(wú)線生命體征監(jiān)測(cè)。

模擬前端 (AFE) 器件（協(xié)助將數(shù)字電子產(chǎn)品與醫(yī)療應(yīng)用中使用的噪聲、時(shí)間和光敏傳感器連接起來(lái)）對(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療終端設(shè)備（例如，脈動(dòng)式血氧計(jì)和心率 監(jiān)測(cè)器）產(chǎn)生了重大影響。AFE 器件有助于應(yīng)對(duì)與醫(yī)療應(yīng)用相關(guān)的典型挑戰(zhàn)，包括患者監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的可靠性、可穿戴設(shè)備的功耗以及非標(biāo)準(zhǔn)外圍設(shè)備的靈活性。

生物傳感 AFE 支持心率監(jiān)測(cè)和變異性，外周毛細(xì)血管血氧飽和度 (SpO2)、助聽器和光學(xué)血壓測(cè)量， 以及許多其他生物傳感功能。AFE4400等AFE與用于傳感和 LED 故障檢測(cè)的片上光學(xué)元件和診斷程序完全集成在一起，從而提高了脈動(dòng)式血氧計(jì)系統(tǒng)的可靠性。用于非標(biāo)準(zhǔn)連接的高度可配置時(shí)序控制器以及在正常和待機(jī)運(yùn)行期間能夠?qū)崿F(xiàn)低靜態(tài)電流的超低功耗特性，使得 AFE 非常適合緊湊、電池供電的可穿戴電子設(shè)備和基于光學(xué)的測(cè)量和監(jiān)測(cè)。

除了脈動(dòng)式血氧計(jì)，可穿戴式溫度貼片是患者溫度監(jiān)測(cè)應(yīng)用中的新興趨勢(shì)。鑒于體溫可以幫助揭示高危患者的健康狀況，對(duì)于那些需要持續(xù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的人來(lái)說(shuō)，這些貼片越來(lái)越受歡迎，而且價(jià)格也相當(dāng)實(shí)惠。為醫(yī)學(xué)診斷目的而進(jìn)行的溫度測(cè)量必須符合美國(guó)測(cè)試與材料協(xié)會(huì)的最大誤差值，而滿足這些值需要考慮一些設(shè)計(jì)因素。例如，減小誤差值的一種方法是在隔離其他環(huán)境熱源的同時(shí)進(jìn)行良好的熱接觸。德州儀器 (TI) 優(yōu)化了高精度、低功耗TMP117M 數(shù)字溫度傳感器，以便更大限度地減少自發(fā)熱；該傳感器采用超薄型小外形尺寸無(wú)引線封裝，使其可以用于皮膚 IC 熱傳遞。

圖 2 顯示了多參數(shù)患者生命體征監(jiān)護(hù)儀前端參考設(shè)計(jì)，這一多參數(shù)患者監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)由電池供電，用于測(cè)量心臟電活動(dòng)、SpO2 或呼吸等生命體征。此系統(tǒng)使用多個(gè) AFE（AFE4403 和 ADS1292R） 和 TMP117 溫度傳感器，以便準(zhǔn)確地測(cè)量脈沖特性、電氣活動(dòng)和皮膚溫度 (±0.1°C)，同時(shí)提供用于起搏器檢測(cè)應(yīng)用的起搏檢測(cè)模塊的連接。盡管由于電極的特性和光信號(hào)的波動(dòng)，生物傳感應(yīng)用通常需要可配置的增益和數(shù)據(jù)速率，但使用高度可編程的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（例如，ADS1292R）有助于管理生物電勢(shì)。

圖 2.多參數(shù)前端參考設(shè)計(jì)。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：新基建發(fā)展下，半導(dǎo)體新技術(shù)如何推動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用的發(fā)展？

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