影響遠程醫(yī)療行業(yè)和相關設計挑戰(zhàn)的技術發(fā)展

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，全面促進傳統(tǒng)行業(yè)的數(shù)字化、智能化轉型，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。隨著5G時代的到來，高可靠性低時延的高速數(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)場治療。除了幫助減少身體接觸外，新技術還使普通民眾獲得了用于自我監(jiān)測和遠程治療的醫(yī)療保健工具，而這在以前是無法實現(xiàn)的。

無論是為老齡化人口提供移動性、幫助控制傳染病、縮短緊急響應時間或向農(nóng)村地區(qū)提供醫(yī)療服務，在這樣的時代，遠程醫(yī)療都已變得十分重要。

在本白皮書中，我將介紹對遠程醫(yī)療行業(yè)產(chǎn)生重大影響的新技術發(fā)展，還會介紹醫(yī)院和家庭面臨的相關設計挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括如何感知生命體征、盡可能降低功耗、提高準確性和可靠性、改善連接性，以及在尺寸受限的應用中集成多種功能。

內(nèi)容概覽

本白皮書介紹影響遠程醫(yī)療行業(yè)和相關設計挑戰(zhàn)的技術發(fā)展。

1.生物傳感

與生物傳感和可穿戴醫(yī)療設備相關的設計非常復雜。

2.電源優(yōu)化

便攜式和可穿戴式患者監(jiān)護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)測系統(tǒng)和遠程醫(yī)療保健設備的一個關鍵方面。

4.數(shù)據(jù)安全性

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

解決生物傳感應用中的設計挑戰(zhàn)

與生物傳感和可穿戴醫(yī)療設備相關的設計通常非常復雜。圖 1 顯示了如何通過無線方式監(jiān)控不同位置的多個患者，在醫(yī)院護士站的監(jiān)視器上顯示他們的生命體征。由于每個患者的用例都不同，在功耗、尺寸和連通性方面，設計的復雜性也在增加。

圖 1.適合多個患者的無線生命體征監(jiān)測。

模擬前端 (AFE) 器件（協(xié)助將數(shù)字電子產(chǎn)品與醫(yī)療應用中使用的噪聲、時間和光敏傳感器連接起來）對遠程醫(yī)療終端設備（例如，脈動式血氧計和心率 監(jiān)測器）產(chǎn)生了重大影響。AFE 器件有助于應對與醫(yī)療應用相關的典型挑戰(zhàn)，包括患者監(jiān)護系統(tǒng)的可靠性、可穿戴設備的功耗以及非標準外圍設備的靈活性。

生物傳感 AFE 支持心率監(jiān)測和變異性，外周毛細血管血氧飽和度 (SpO2)、助聽器和光學血壓測量， 以及許多其他生物傳感功能。AFE4400等AFE與用于傳感和 LED 故障檢測的片上光學元件和診斷程序完全集成在一起，從而提高了脈動式血氧計系統(tǒng)的可靠性。用于非標準連接的高度可配置時序控制器以及在正常和待機運行期間能夠實現(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備和基于光學的測量和監(jiān)測。

除了脈動式血氧計，可穿戴式溫度貼片是患者溫度監(jiān)測應用中的新興趨勢。鑒于體溫可以幫助揭示高?；颊叩慕】禒顩r，對于那些需要持續(xù)遠程監(jiān)測的人來說，這些貼片越來越受歡迎，而且價格也相當實惠。為醫(yī)學診斷目的而進行的溫度測量必須符合美國測試與材料協(xié)會的最大誤差值，而滿足這些值需要考慮一些設計因素。例如，減小誤差值的一種方法是在隔離其他環(huán)境熱源的同時進行良好的熱接觸。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)護儀前端參考設計，這一多參數(shù)患者監(jiān)測設計由電池供電，用于測量心臟電活動、SpO2 或呼吸等生命體征。此系統(tǒng)使用多個 AFE（AFE4403 和 ADS1292R） 和 TMP117 溫度傳感器，以便準確地測量脈沖特性、電氣活動和皮膚溫度 (±0.1°C)，同時提供用于起搏器檢測應用的起搏檢測模塊的連接。盡管由于電極的特性和光信號的波動，生物傳感應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)轉換器（例如，ADS1292R）有助于管理生物電勢。

圖 2.多參數(shù)前端參考設計。

責任編輯：xj

原文標題：新基建發(fā)展下，半導體新技術如何推動遠程醫(yī)療應用的發(fā)展？

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