【導讀】什麼是年輕人眼中的幸福生活
？根據中國青年報的問卷調查，健康平安排在第一要素
，獲選率達到60.2%。而(er)在(zai)應(ying)對(dui)老(lao)齡(ling)化(hua)社(she)會(hui)挑(tiao)戰(zhan)時(shi)，相(xiang)關(guan)政(zheng)策(ce)都(dou)把(ba)身(shen)體(ti)健(jian)康(kang)放(fang)在(zai)首(shou)位(wei)。在(zai)這(zhe)個(ge)大(da)背(bei)景(jing)下(xia)，便(bian)攜(xie)式(shi)醫(yi)療(liao)設(she)備(bei)出(chu)現(xian)巨(ju)大(da)的(de)需(xu)求(qiu)缺(que)口(kou)。中(zhong)國(guo)醫(yi)療(liao)器(qi)械(xie)行(xing)業(ye)協(xie)會(hui)在(zai)相(xiang)關(guan)點(dian)評(ping)文(wen)章(zhang)中(zhong)指(zhi)出(chu)
，未(wei)來(lai)幾(ji)年(nian)中(zhong)國(guo)便(bian)捷(jie)式(shi)醫(yi)療(liao)設(she)備(bei)的(de)年(nian)複(fu)合(he)增(zeng)長(chang)率(lv)將(jiang)大(da)大(da)提(ti)升(sheng)
，市(shi)場(chang)呈(cheng)現(xian)明(ming)顯(xian)的(de)藍(lan)海(hai)屬(shu)性(xing)。

實際上不僅是國內市場
，便攜式醫療設備在全球範圍內都有巨大的商機。根據Data Bridge Market Research的分析報告
，2022年全球便攜式醫療和保健設備市場規模為645.8億美元，預計到2030年將達到1,374.3億美元，2023年-2030年期間的年複合增長率為9.9%。

圖1：全球便攜式醫療和保健設備市場規模

（圖源：Data Bridge Market Research）

讓便攜式醫療設備達到臨床級

從功能用途來看，便攜式醫療設備主要用於跟蹤急性、康複和慢性病例中的患者生理狀況，包括體溫、心電
、心率
、血氧
、心肺音、睡眠等
，然後從設備端或者App端實時獲取患者的健康數據。

從設備種類上看，當前便攜式醫療設備的可選項已經非常豐富。傳統臨床使用的血糖儀（BGM）、連續血糖監測儀（CGM）、血壓監測儀、脈搏血氧計、胰島素泵、心髒監測係統
、癲癇管理係統等都已經實現了便攜式。此外疫情帶動的家用呼吸機、家用製氧機
、可穿戴健康設備等也屬於這一範疇。

我們選取連續血糖監測儀（CGM）來進行具體的研究。下圖是TI給出的一份CGM的方案框圖，看起來器件非常多，實際上我們可以大致將其歸納為三個功能單元。

三個功能單元分別是：

●  信息采集單元

●  信息處理和傳輸單元

●  電池供電單元

圖2：TI CGM框圖

（圖源：TI）

那麼
，如果我們將不同單元內的器件再歸類就可以得出：信息采集單元主要由傳感器和數模轉化器件組成；信息處理和傳輸單元主要由MCU
、DSP、I/O、無線連接器件組成；電池供電單元則包括了各種電池和電源管理器件。因此，我們得到一張如下圖所示的便攜式醫療設備方框圖。

圖3：便攜式醫療設備方框圖

（圖源：貿澤電子）

當前，便攜式醫療設備具備方便快捷、高精度、低功耗等顯著特點
，後續主要的發展趨勢是更低功耗、小型化
、更geng高gao信xin息xi安an全quan性xing，以yi及ji達da到dao臨lin床chuang級ji的de檢jian測ce精jing度du。這zhe些xie特te點dian和he趨qu勢shi對dui三san大da功gong能neng單dan元yuan中zhong的de元yuan器qi件jian都dou提ti出chu了le很hen高gao的de要yao求qiu，並bing推tui動dong便bian攜xie式shi醫yi療liao設she備bei和he可ke穿chuan戴dai設she備bei的de深shen度du融rong合he
，進jin一yi步bu提ti升sheng了le設she備bei的de滲shen透tou率lv。現xian在zai很hen多duo人ren配pei戴dai的de智zhi能neng手shou表biao便bian能neng夠gou提ti供gong醫yi療liao級ji的de血xue氧yang檢jian測ce和he準zhun醫yi療liao級ji的de血xue壓ya檢jian測ce等deng功gong能neng。

由you於yu產chan品pin功gong能neng的de特te殊shu性xing
，在zai所suo有you特te點dian和he趨qu勢shi中zhong，高gao精jing度du始shi終zhong都dou是shi醫yi療liao設she備bei的de首shou要yao設she計ji考kao慮lv因yin素su。對dui於yu便bian攜xie式shi醫yi療liao設she備bei同tong樣yang如ru此ci
，測ce量liang的de質zhi量liang和he完wan整zheng性xing直zhi接jie影ying響xiang到dao用yong戶hu對dui相xiang關guan設she備bei的de評ping價jia以yi及ji未wei來lai的de市shi場chang成cheng長chang性xing。

在這裏我們為大家推薦一款可用於打造臨床級便攜式醫療設備的模擬前端（AFE），來自製造商TI
，貿澤電子網站上該器件的料號為AFE4960YBGT。

圖4：AFE4960模擬前端

（圖源：貿澤電子）

AFE4960是一款具有集成式呼吸和起搏信號檢測功能的雙通道ECG模擬前端

，可配置為2通道ECG接收器、1通道ECG接收器或呼吸阻抗通道。所有信號鏈輸出均由一個ADC轉換為定義明確的時隙
，並在128采樣FIFO中存儲為24位字
，可通過SPI或I2C接口讀出。

在ECG信號鏈方麵
，AFE4960模擬前端支持高達2.048kHz的單通道ECG采集和高達1.36kHz/通道的2通道ECG采集；在Bio-Z信號鏈方麵，AFE4960模擬前端在30kHz至100kHz的激勵頻率範圍內測量生物阻抗
，采用正弦波激勵或方波激勵。

除了高性能和高精度，如下圖所示，高集成也是AFE4960模擬前端一大顯著優勢。作為一套高集成度解決方案，該器件可以靈活連接多達4個電極
，可用於實現3引線ECG係統，如果兩個並聯AFE同步運行則可用於實現5引線ECG。此外
，該器件還提供SPITM、I2C接口等接口資源。

圖5：AFE4960模擬前端方框圖

（圖源：TI）

出色的性能使得該器件可用於打造臨床級可穿戴設備，比如用於住院和門診監測的無線貼片
、手持式ECG監護儀、便攜式多導聯ECG，以及IEC60601-2-47:2012/(R)2016和IEC60601-2-27:2011(R)2016兼容係統。此外，AFE4960模擬前端也可用於打造遠程醫療設備，使得患者可以居家監測自己的健康狀態。

無線讓便攜式醫療充滿想象

在我們給出的便攜式醫療設備方框圖裏有提到
，無線傳輸器件是其中的重要一環。

無線連接極大地豐富了便攜式醫療設備的應用場景。通過無線網絡，設備能夠和智能手機上的App互聯

，方便用戶查詢指標以及解讀指標
；tongguowuxianwangluohedashujupingtaihulian，shebeiyenenggoujierudaoyuanchengyiliaopingtai，keyixianzhutishengyishenghehuanzhedegoutongxiaolv
，bingkuodaxiangguanshebeishiyongjibingdefanwei。

buguo，womenyeyoutidao，bianxieshiyiliaoshebeixuyaochixuyouhuagonghaoyitishengshiyongtiyan，yinciwuxiantongxinfanganxuyaojianbeidigonghaohegaoxingneng。zaici，womenweidajiatuijianCC2651R3 SimpleLink™ 2.4GHz無線MCU，依然是來自製造商TI，大家可以在貿澤電子官網上搜索料號CC2651R31T0RKPR找到它。

圖6：CC2651R3 SimpleLink™ 2.4GHz無線MCU

（圖源：貿澤電子）

CC2651R3能夠很好地滿足我們上麵提到的高性能和低功耗特性。在高性能方麵，這顆無線MCU以功能強大的48MHz Arm Cortex-M4為主處理器，配合352KB閃存程序存儲器和32KB超低漏電流SRAM，接收靈敏度高達-104dBm（在低功耗藍牙為125kbps時）

，輸出功率高達+5dBm，並帶溫度補償。該器件可支持Zigbee、低功耗藍牙5.2、SimpleLink TI 15.4-stack以及其他專有2.4GHz協議。

圖7：CC2651R3係統框圖

（圖源：TI）

在低功耗方麵，CC2651R3經過了專門的優化

，具有由Arm Cortex-M0驅動的軟件定義無線電


，支持多個物理層和射頻標準。因此，其MCU在有源模式下的功耗僅為2.91mA，運行CoreMark時的功耗為61µA/MHz，並能夠在0.8µA待機模式下提供RTC和32KB RAM保留功能。在無線電功耗上，該器件的表現為7.1mA TX（0dBm時）和9.5mA TX（+5dBm時）。

正如係統框圖所展示的，CC2651R3還是一款高集成的器件，擁有豐富的係統外設，比如12位ADC、8位DAC
、UART、SSI、I2C等。當然，還必須要提到的是
，這款器件具有超長的生命周期，10至15年或者更久。

提升采集精度的溫度傳感器

傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)便(bian)攜(xie)式(shi)醫(yi)療(liao)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)精(jing)準(zhun)信(xin)息(xi)采(cai)集(ji)的(de)第(di)一(yi)環(huan)節(jie)
，不(bu)同(tong)功(gong)能(neng)的(de)設(she)備(bei)便(bian)需(xu)要(yao)不(bu)同(tong)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)進(jin)行(xing)信(xin)息(xi)捕(bu)捉(zhuo)


，比(bi)如(ru)呼(hu)吸(xi)機(ji)需(xu)要(yao)流(liu)量(liang)傳(chuan)感(gan)器(qi)，血(xue)壓(ya)計(ji)需(xu)要(yao)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)，額(e)溫(wen)槍(qiang)需(xu)要(yao)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)，等(deng)等(deng)。

從便攜式醫療設備的發展趨勢來看，對傳感器主要提出了三大要求，分別是高精度、低功耗和小體積。TE的Measurement Specialties TSYS03數字溫度傳感器便是這樣一款器件，貿澤電子官網上該器件的料號為20011957-00。

圖8：TSYS03數字溫度傳感器

（圖源：貿澤電子）

TSYS03是一款微型數字傳感器
，提供出廠校準的高精度（±0.5℃，0℃至+60℃時）溫度數據，並支持根據要求調整高精度溫度範圍。雖然采用的是TDFN8（2.5mm x 2.5mm）和XDFN6（1.5mm X 1.5mm）這樣的小型封裝，但器件內部包含一個耐用的溫度傳感器元件、一個模數轉換器和一個微控製器，支持通過I2C接口管理數據通信。TSYS03擁有出色的低功耗特性，工作電流<5μA
，待機電流<0.3μA。

圖9：TSYS03精度特性

（圖源：TE）

除了可應用於醫療探頭和患者監護設備，TSYS03還可用於消費類產品和電器、工業控製和食品監視以及車輛電池監視等豐富場景。

便攜式醫療不可忽視數據安全

我們在上述內容中主要關注的是便攜式醫療設備的設計問題和使用體驗，因此圍繞高性能、低功耗
、小體積和無線傳輸等方麵展開了討論。

然ran而er，我wo們men也ye必bi須xu要yao意yi識shi到dao，隨sui著zhe便bian攜xie式shi醫yi療liao設she備bei從cong臨lin床chuang進jin入ru尋xun常chang百bai姓xing家jia
，以yi及ji設she備bei和he大da數shu據ju深shen度du融rong合he，數shu據ju安an全quan問wen題ti會hui是shi產chan業ye需xu要yao麵mian對dui的de嚴yan峻jun挑tiao戰zhan。在zai這zhe方fang麵mian，除chu了le方fang案an商shang從cong軟ruan硬ying件jian方fang麵mian做zuo增zeng強qiang
，也ye需xu要yao政zheng策ce和he法fa律lv法fa規gui的de配pei套tao，以yi適shi應ying全quan新xin的de產chan業ye形xing態tai。

國務院辦公廳在《關於進一步完善醫療衛生服務體係的意見》（發布於2023年3月）中指出，加快健康醫療數據安全體係建設，強化數據安全監測和預警，提高醫療衛生機構數據安全防護能力，加強對重要信息的保護。

在硬件層麵，電子元器件能夠通過加解密、密鑰生成
、憑據保護、硬件可信根等安全方案
，為敏感數據提供隔離、安全的運行環境，並在便攜式醫療設備的信息處理
、傳輸、存儲等環節提供全方位的保護。為了推動便攜式醫療設備行業高速
、穩定、健康地向前發展，貿澤電子將和大家攜手一起把好數據安全關，並持續提出更全麵的硬件防護方案。

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