機遇與挑戰：
- 諸如MRI等成像設備的使用普及率在增加
- 在醫院、診所和家中，涉及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的遠程監控可能是最欣欣向榮的醫療市場(chǎng)
- 隨著(zhù)新的醫療服務(wù)的出現，將會(huì )涌現出更多的標準和技術(shù)
諸如MRI等成像設備的使用普及率在增加，目前全球每年要實(shí)施超過(guò)6千萬(wàn)例MRI診斷。它們通常用于診斷阿爾茨海默氏癥(老年癡呆癥)、癌癥細胞和韌帶撕裂等各種疾病和損傷。成像系統采用了多種射頻/微波器件，包括振蕩器、發(fā)射器和天線(xiàn)。例如，ADI公司現在就提供一款為提高成像分辨率而設計的20位數據轉換器(DAC)AD5791。
AD5791具有真正的百萬(wàn)分之一(ppm)的分辨率和精度(圖1)。AD5791具有±1LSB DNL的相對精度規范，確保了操作一致性。該DAC的低頻噪聲僅為0.025ppm，輸出漂移僅為0.05ppm/C。如此低的噪聲減少了不期望的圖像偽影，從而降低了對多次核磁共振掃描的需要，因此病人可以在更短時(shí)間內得到診治。輸出可配置為標準單極(+5V，+10V)或雙極(±5V，±10 V)范圍。AD5791的3線(xiàn)串行接口工作時(shí)鐘速率為50MHz。
圖1：ADI單芯片DAC具有很高精度，能實(shí)現非常清楚的診斷成像圖片。
分光鏡應用是射頻/微波技術(shù)在醫療領(lǐng)域的另一個(gè)增長(cháng)市場(chǎng)，它本質(zhì)上是通過(guò)把光照射在標本上實(shí)現化學(xué)分析。近日，安捷倫和德州大學(xué)達拉斯分校宣布計劃創(chuàng )建一個(gè)毫米波和亞毫米波電子表征設施。該設施最初將支持針對醫療保健和安全應用對在CMOS上實(shí)現180到300GHz光譜技術(shù)的可行性研究。
多年來(lái)，微波器件公司一直為諸如核磁共振成像(MRI)系統等醫療成像應用提供器件。雖然成像應用繼續提供了堅實(shí)的機會(huì )，但許多其它醫療應用領(lǐng)域也開(kāi)始為無(wú)線(xiàn)微波和射頻技術(shù)敞開(kāi)了大門(mén)。例如，遠程監控支持在病人在家中的將諸如血壓、脈搏等健康狀況以無(wú)線(xiàn)方式發(fā)送給它們的醫生。其它創(chuàng )新也在幫助醫院和醫療中心得以跟蹤資產(chǎn)和個(gè)人的位置。在現有的成像市場(chǎng)和無(wú)線(xiàn)技術(shù)正在創(chuàng )造的新機遇中，醫療產(chǎn)業(yè)業(yè)已成為一個(gè)實(shí)實(shí)在在的新市場(chǎng)，許多微波和射頻公司都以此為目標。幸運的是，許多這樣的機遇都只要求這些公司利用他們在電信和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)領(lǐng)域已有的專(zhuān)業(yè)知識。[page]
Hittite Microwave公司的一個(gè)新比較器產(chǎn)品線(xiàn)也鎖定光譜應用。該公司表示，這6款比較器具有如下特性：20Gbps的速率、150mW的功耗、120ps的時(shí)鐘到數據輸出延時(shí)(圖2)。通常情況下，它們具有最小60ps的可檢出輸入脈沖寬度，而額定的隨機抖動(dòng)僅為0.2ps。這些比較器支持±1.75V的共模輸入電壓范圍，其典型過(guò)驅動(dòng)和壓擺率離差低于10ps。HMC874LC3C、HMC875LC3C和HMC876LC3C單片比較器具有帶可編程遲滯的高速鎖存特性，它們分別提供低擺幅PECL、CML和ECL輸出驅動(dòng)器。
圖2：Hittite Microwave公司的比較器可滿(mǎn)足分光鏡應用要求。
該公司還發(fā)布了三款具有電平鎖存輸入的新的單片10GHz比較器HMC674LC3C、HMC675LC3C和HMC676LC3C。這三款比較器支持10GHz輸入帶寬、同時(shí)具有85ps的傳輸延遲以及0.2psRMS隨機抖動(dòng)下的60ps最小脈沖寬度。它們具有10ps的過(guò)驅動(dòng)和壓擺率離差、小于140mW的功耗。這些器件具有差分鎖存控制和可編程遲滯，可被配置工作在鎖存模式或作為跟蹤比較器使用。與該系列其它器件一樣，它們分別提供低擺幅PECL、CML和ECL輸出驅動(dòng)器。
醫療應用中的無(wú)線(xiàn)技術(shù)
要進(jìn)入醫療市場(chǎng)，重要的是要了解哪些無(wú)線(xiàn)標準是主導。有趣的是，主導技術(shù)就是諸如ZigBee或IEEE 802.15.4、藍牙、IEEE 802.11x以及射頻識別(RFID)等主流技術(shù)。展望未來(lái)，康體佳健康聯(lián)盟(Continua Health Alliance)似乎將在很大程度上推動(dòng)醫療保健領(lǐng)域內標準的發(fā)展。它的任務(wù)是建立一個(gè)使個(gè)人健康方案具有互操作的系統，以促進(jìn)自主性并使個(gè)人和機構能更好地管理健康、保障福利。
康體佳健康聯(lián)盟已批準ZigBee Health Care作為一種低功耗局域網(wǎng)(LAN)標準，用于專(zhuān)業(yè)環(huán)境、家庭、活動(dòng)中心、大型校園內的傳感與控制。ZigBee Health Care 是互操作無(wú)線(xiàn)設備的全球開(kāi)放標準，可安全監測及管理慢性疾病、肥胖、老化這類(lèi)非重大、低危險病癥的保健服務(wù)。ZigBee Health Care 完整支持 IEEE 11073 設備。ZigBee Health Care 提供了不受干擾的無(wú)線(xiàn)連接，可在單一網(wǎng)絡(luò )上支持數千部設備。ZigBee 能與 Wi-Fi 等其它無(wú)線(xiàn)技術(shù)和平共存，這是保護醫療設施內病患安全及確保應用時(shí)不可或缺的關(guān)鍵要求。ZigBee Health Care 設備可以與消費電子、家庭自動(dòng)化、商業(yè)建筑自動(dòng)化中已部署的其它 ZigBee 無(wú)線(xiàn)技術(shù)交互。
飛思卡爾等公司將ZigBee用于各種保健產(chǎn)品。新批準的ZigBee Health Care標準為具有互操作的低功率無(wú)線(xiàn)設備提供了一個(gè)全球性的開(kāi)放標準。這樣，它就確保了針對慢性病管理、老人護理、保健、住院管理和資產(chǎn)跟蹤等非致命、非緊急保健服務(wù)的安全監測和管理。它支持一個(gè)網(wǎng)絡(luò )內的數千臺設備，并提供對IEEE 11073設備的完全支持，從而使每臺設備都能夠通過(guò)FDA認證。
ADI的工作在2.4GHz工業(yè)、科學(xué)和醫療(ISM)頻段的模擬電路ADF7242，在IEEE 802.15.4模式下支持250kbps速率。這款收發(fā)器可用于實(shí)施基于諸如ZigBeeIPv6/6LowWPAN等協(xié)議的方案。ADF7242支持IEEE 802.15.4和GFSK/FSK雙模工作模式，即同一款器件既能以250kbps的速率支持基于IEEE 802.15.4協(xié)議的標準，又能以2Mbps的速率支持采用GFSK/FSK調制方案的專(zhuān)有協(xié)議。
一年多以前，康體佳的第二版設計指南批準了低功耗藍牙。低功耗藍牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)是4.0版藍牙內核規范的主要特征，它使由紐扣電池供電、小巧的無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品和傳感器成為可能。這些小巧、低成本的方案預計會(huì )培育出各種醫用表、遠程控制和醫療傳感器市場(chǎng)。
德州儀器(TI)是將藍牙用于無(wú)線(xiàn)醫療應用的倡導者之一。該公司將其第七代藍牙產(chǎn)品CC2560與一個(gè)嵌入式藍牙棧整合起來(lái)，使其運行于其MSP430微控制器(MCU)。設計人員可以在一系列便攜設備內，利用低功耗MSP430 MCU同時(shí)與模擬信號、傳感器和數字器件連接。[page]
遠程監控應用
在醫院、診所和家中，涉及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的遠程監控可能是最欣欣向榮的醫療市場(chǎng)。遠程監控最吸引人的地方是它還可被用來(lái)與患者溝通及對患者提供教育。當然，需要同時(shí)發(fā)送和接收信息將對所需的設備和網(wǎng)絡(luò )基礎設施有不同需求。在伊利諾斯州進(jìn)行的一項臨床研究，就采用了遠程監護來(lái)管理Gleevec這種藥的施用。Gleevec是Novartis公司研制并生產(chǎn)的用于治療慢性粒細胞白血病的藥物。這項研究將評估一個(gè)以手機為基礎的、稱(chēng)為eMedonline的個(gè)性化藥物管理系統的使用情況。
在這項研究中，eMedonline作為一種“智能服務(wù)”，充分發(fā)揮了射頻識別(RFID)和手機的無(wú)線(xiàn)功能，將智能手機變成一個(gè)藥物傳感器。手機以無(wú)線(xiàn)方式實(shí)時(shí)從藥品包裝上的RFID“智能標簽”上讀取、收集藥物數據，它在監測病人報告結果的同時(shí)，有助于核實(shí)病人是否在正確的時(shí)間服用了正確的藥物。手機內的數據被無(wú)線(xiàn)發(fā)送到一個(gè)安全服務(wù)器，借助服務(wù)器內的數據再進(jìn)行臨床審查和分析?？筛鶕闆r發(fā)送警報，以對漏服藥物或不良情況實(shí)施干預，使它們不致成為嚴重的健康風(fēng)險。這項研究的初衷來(lái)自于這樣一個(gè)事實(shí)：病人往往不遵從醫囑。
近日在波士頓舉行的一個(gè)旨在提升服藥依從性的方案演示中，支持藍牙的Vena吸入器實(shí)時(shí)并無(wú)線(xiàn)地記錄服藥劑量的歷史數據。數據上傳到稱(chēng)為Vena-Hub的以用戶(hù)為中心的軟件平臺，當患者沒(méi)按時(shí)服藥時(shí)，就會(huì )對他們發(fā)出提醒。被用來(lái)從無(wú)線(xiàn)醫療設備這一生態(tài)系統采集數據的Vena-Hub，也是支持Vena的肺活量計的門(mén)戶(hù)。將服藥依從性和肺活量等數據與花粉計數等其它變量組合起來(lái)，形成一系列建議和有關(guān)信息，然后通過(guò)警報自動(dòng)發(fā)送給用戶(hù)。警報可能會(huì )通過(guò)在線(xiàn)閱讀器、社區網(wǎng)絡(luò )、電子郵件，甚至文本信息等形式發(fā)送。
遠程監控的另一個(gè)好處是，專(zhuān)家將能夠與農村地區的病人溝通，這些病人因而不必趕大老遠的路。例如，AT＆T最近宣布了與加州大學(xué)的一項協(xié)議。作為這項為期3年、總價(jià)2,700萬(wàn)美元合約的一部分，AT＆T將提供管理的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)以支持這項遠程保健計劃。美國加州遠程保健網(wǎng)絡(luò )是全州范圍內由醫療保健、技術(shù)、政府及其它相關(guān)各方結成的聯(lián)盟，該機構從聯(lián)邦通訊委員會(huì )(FCC)的農村衛生保健試點(diǎn)項目尋求資金支持。該網(wǎng)絡(luò )正在構建一個(gè)全州范圍內的網(wǎng)絡(luò )基礎設施，它將小醫院、小診所與大醫院及大醫院內的專(zhuān)家連接起來(lái)。該網(wǎng)絡(luò )完成后，將覆蓋全州860多個(gè)站點(diǎn)。
無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )標準也越來(lái)越多地用于資產(chǎn)跟蹤項目。例如，Henry Mayo醫院已與AT＆T簽約以部署AeroScout的Wi-Fi RFID資產(chǎn)跟蹤和溫度監控方案。作為洛杉磯縣的災害資源中心，Henry Mayo醫院負責提供醫療設備、藥品以及在發(fā)生緊急事件時(shí)對整個(gè)社會(huì )提供關(guān)照。 AeroScout的資產(chǎn)跟蹤和管理方案旨在幫助醫院在全院范圍內跟蹤，諸如病床、輪椅、輪床、病人自控鎮痛泵和輸液泵等關(guān)鍵資產(chǎn)的使用情況。此外，AeroScout的溫度監控方案通過(guò)確保冰箱內溫度滿(mǎn)足藥品、組織樣本及其它對溫度敏感的材料的保質(zhì)所規定的溫度范圍，從而簡(jiǎn)化了為滿(mǎn)足國際醫院認證聯(lián)合委員會(huì )條例相關(guān)要求的實(shí)施，
在加拿大魁北克的圣熱羅姆衛生和社會(huì )服務(wù)中心，醫院工作人員佩戴著(zhù)Ekahau傳呼機標簽，這樣就可容易地對他們進(jìn)行定位。這個(gè)T301BD Wi-Fi尋呼機標簽具有雙向通信能力，使用戶(hù)能夠發(fā)送和接收文字信息。這些尋呼機還包括一個(gè)可以在遇到緊急情況時(shí)按下的專(zhuān)門(mén)按鈕。Ekahau實(shí)時(shí)定位系統利用醫院現有的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )可在幾秒內定位網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍內、由鈕扣電池供電的小標簽。
這些產(chǎn)品和服務(wù)是當今醫療保健行業(yè)內更具主導性、并增長(cháng)著(zhù)的一些應用。隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步以及寬帶計劃的實(shí)施，將會(huì )出現更多機會(huì )。這些新服務(wù)和系統的主干依靠無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )來(lái)收集和提供信息。與此同時(shí)，微波公司將繼續在成像等領(lǐng)域收獲成功。諸多因素將帶來(lái)一個(gè)增長(cháng)的市場(chǎng)，它為各企業(yè)及其產(chǎn)品提供了盈利機會(huì )。
當然，隨著(zhù)新的醫療服務(wù)的出現，將會(huì )涌現出更多的標準和技術(shù)，比如結合如長(cháng)期演進(jìn)(LTE)等第四代通信標準和WiMAX等寬帶技術(shù)來(lái)實(shí)施醫療應用。
