本期導讀?

隨著社會的發(fā)展，人們對醫(yī)療健康、生活質量、疾病護理等方面的要求越來越高。同時，依托于電子信息技術的治療和監(jiān)護手段越來越先進，也使得醫(yī)療電子產品在智能化、微型化和實用化等方面得到了長遠發(fā)展。這也為集成電路技術在醫(yī)療電子領域內帶來了廣闊且多樣化的應用。

ps:文末互動有好禮

電子醫(yī)療設備的發(fā)展

目前，集成電路應用在四個關鍵的電子醫(yī)療領域設備中，即醫(yī)學影像設備、醫(yī)療儀器設備、消費型醫(yī)療設備、診斷及患者監(jiān)護與治療設備。在這四個領域中，尤其是消費型醫(yī)療設備需要通過先進的集成電路技術來達到智能化、小型化、低功耗、高分辨率等目標。

醫(yī)療設備的首要目標始終是使醫(yī)療保健準確、有效、方便、可負擔，同時使治療更安全、創(chuàng)傷更小。這些改進的重點是以更小的外形尺寸來使用更少的功率，并將信號安全地傳送到目的地。傳感器、模數轉換器、射頻和微控制器都是關鍵因素。圖像和信號處理也是如此，越來越多的人工智能也被添加到這些系統(tǒng)中，以便監(jiān)測和診斷任務更簡單、更快速，且希望比人工執(zhí)行得更準確。

芯片賦能醫(yī)療設備

面向消費者市場的芯片，往往在成本，準確性和可靠性方面與醫(yī)療電子的臨床專業(yè)設備不同，臨床的設備更看重高質量的部件和系統(tǒng)設計。但是，隨著人口老齡化對更多居家醫(yī)療服務的需求，及更廣泛的電子醫(yī)療設備（如可穿戴監(jiān)視器）的應用，這些界限逐漸變得模糊起來。

集成電路可分為數字和模擬集成電路兩大類

這兩種IC都被廣泛應用于醫(yī)療設備中。數字IC如微處理器、FPGA、存儲器（RAM、ROM和閃存）和數字ASIC等組件，數字IC能最大限度地提高電路密度。

模擬IC被用于運算放大器、線性調節(jié)器、鎖相環(huán)、振蕩器和有源濾波器。模擬IC更關注半導體器件的物理特性，如增益、匹配、功率耗散和電阻。模擬信號放大和過濾的保真度是很關鍵的環(huán)節(jié)。因此，模擬IC使用的有源器件面積比數字IC設計大，電路密度通常較低。

幾乎所有類型的芯片，包括數字IC和模擬IC， 從MEMS到DSP和FPGA，都被廣泛用于醫(yī)療設備中，而且越來越多的芯片具有內置的安全性。在目前的醫(yī)療設備中，ASIC因為能夠滿足客戶化定制而得到了廣泛的應用，它可以被設計成適合確切需求的系統(tǒng)和功能。典型的應用包括計算機斷層掃描的X射線計數IC、助聽器（帶有μC、DSP和音頻引擎的數字IC；帶有ADC、DAC、麥克風IF、電源等支持功能的混合信號IC）、帶有NFC讀出的連續(xù)溫度測量（用于病人監(jiān)測、懷孕控制和醫(yī)療物品的運輸等）以及血糖、凝血等血液分析。

FPGAs則被廣泛的應用于變化迅速的領域，“與時俱進”的優(yōu)勢，使得可編程性的FPGA和SoC被廣泛用于醫(yī)療設備和應用中。FPGA和自適應SoC被用于各種場景，包括醫(yī)用超聲、數字X-Rays、CT、MR和PET掃描儀，以及診斷、手術和其他臨床設備中。

說到醫(yī)療電子IC，那就不得不提到3D IC，即三維集成電路。3D-IC將不同的處理、內存、射頻、傳感器和其他功能塊集成到多個堆疊的硅芯片上，通過某種類型的連接器（如硅通孔）連接。這種芯片節(jié)省了空間，但其復雜性使得設計和集成問題更加棘手。醫(yī)療領域是3D集成電路的目標市場和技術驅動，它們對外形的尺寸、功率、能耗、熱能和電磁效應都有著高要求。雖然整體市場規(guī)模沒有消費電子大，但隨著人口老齡化加劇，市場規(guī)模也在不斷增長中。

未來展望

目前，電子醫(yī)療設備的主要用途是研究、收集公共衛(wèi)生數據、維護和獲取病人記錄以及病人保健。但隨著設備轉向監(jiān)測、診斷或通過手術或其他治療方法進行治療，如神經技術中的藥物輸送和神經刺激，半導體在這些設備中的使用范圍正在擴大。監(jiān)測系統(tǒng)還包括在病人家中使用的植入式臨床設備，將數據傳回給醫(yī)生，或從病人身上的傳感器上獲得有關生命體征系統(tǒng)的監(jiān)測服務。

醫(yī)療芯片用于改善醫(yī)療保健的一系列芯片和創(chuàng)新，這些新的技術和應用層出不窮?？梢哉f新冠疫情在一定程度上加速了應用創(chuàng)新和技術升級。相信未來在醫(yī)療IC和設備的“呵護”下，人們的生活會更加健康美好！

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你認為集成電路對醫(yī)療的重要性有哪些？它如何在醫(yī)療領域發(fā)揮最大作用？

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