医疗级电子元器件发展的三个方向

但至少在当前阶段,推动智慧医疗发展的主力还是信息技术。从信息技术,尤其是电子半导体技术角度看,当前智慧医疗(或数字化医疗)要重点发展的方向有哪些呢?

第一,低功耗、高精度传感器技术及传感器融合。随着可穿戴医疗设备及植入式医疗器械的发展,对便携式或微型医疗健康用传感器的要求主要集中在三点,即更高精准度、更小尺寸以及更低功耗。作为传感器的一个重要分支,医疗级传感器设计与应用必须考虑人体因素的影响,考虑生物信号的特殊性、复杂性,考虑生物医学传感器的生物相容性、可靠性、安全性,例如传感器的形状和结构应与被检测部位的解剖结构相适应,使用时,对被测组织的损害要小,传感器对被测对象的影响要小,不会对生理活动带来负担,不干扰正常生理功能。正因为传感器是佩戴或植入身体,所以对尺寸要求及其严格,通常情况越小越好,采用更先进的半导体工艺制造传感器是当前的重点研究方向。功耗也是大问题,可穿戴设备或植入设备都是电池供电,甚至是无电池工作模式,这就对传感器系统的低功耗设计提出严峻挑战。此外,医疗健康中需要检测监控的参数多种多样,因此,传感器融合也是将成为医疗设备的一个研究重点。

第二,广泛连接。医疗物联网将越来越普及,设备信息联网成为必需。特别是随着新型冠状病毒大流行,患者更倾向于在家中实现普通疾病的诊断治疗与康复监控,远程诊断和虚拟护理得到了空前增长。即便在医院就诊,医院的自动化运营与智慧诊断流程,也将引入越来越多的医疗健康联网设备,这将帮助医生从患者处获取实时数据,从而更好地监控他们的健康状况,给出更贴合个人的康复治疗方案。2019年3月16日,位于解放军总医院海南医院的神经外科主任医师凌至培,通过中国移动5G网络实时传送的高清视频画面,远程操控手术3个小时,成功为身处北京中国人民解放军总医院的一位患者完成了“脑起搏器”植入手术。据悉,这是全国首例基于5G的远程人体手术。未来远程诊断、远程看护以及远程手术将更为普及,医护场景需要更可靠、完全、实时、高效的网络环境。

第三,人工智能与大数据深度结合。人工智能在智慧医疗领域主要有三个方面的应用:一是虚拟助理系统,帮助医生、护士、技术员做诊断护理;二是大数据的集成、挖掘,当前如何安全、不侵犯个人隐私地使用医疗健康数据是急需解决的问题;三是以智能影像为代表的人工智能诊断快速发展。根据IDTechEx 的“ 2020～2030年医疗诊断中的人工智能:影像识别,播放器,临床应用,预测”报告,到2030年,由于人工智能能够比人类更高效地分析数据,医学影像识别人工智能的使用将增长近3,000%。通过简化影像分析过程,该技术有望改善诊断方案,最大程度缩短治疗时间。

医疗电子元器件长期成长可期

据市场研究机构Omida估算,2020年疫情引发呼吸机及医疗影像设备销售大涨,因此带动了相关电子元器件的销售,使得2020年医疗半导体相比2019年增长近10%,但2021年这种增长势头恐不能持续。不过医疗半导体长期势头看好,主要理由如下:远程医疗健康应用的快速发展;设备更替——新设备的半导体用量都远超旧设备;人工智能在医疗与健康领域的增长;便携式与可穿戴医疗健康设备的增长;以及个人健康设备中医护功能的增加。

图:医疗电子器件分类营收数据

MarketsandMarkets则更为乐观,这家市场研究机构认为,2026年全球医疗电子元器件市场规模可达88亿美元,2021至2026年复合增长率为6．9%。其中传感器将占细分市场的最大份额(Omida将光电器件与其他传感器分开了,Omida报告中两者相加市场份额约为22%,也是最大份额)。

不过,从MarketsandMarkets的统计数据来看,前十五大医疗电子元器件厂商全部都是国外厂商,国内厂商虽然在元器件级别有所参与,但一般是在信号链处理部分,核心的传感器、处理器和专用ASIC方面涉足很少。但随着国产设备厂商的逐渐崛起,医疗电子元器件国产供应链也将逐渐成熟起来。