醫療電子 MEMS ADI AFE TI

瞄準全球800億美元商機 醫療電子關鍵元件紛出籠

2010-10-25
有鑑於醫療電子商機龐大,關鍵零組件的需求也跟著水漲船高。而為搶攻市場大餅,廠商也紛紛針對不同的醫療電子應用領域推出新產品,如MEMS加速度計催生口袋型CPR裝置,高整合AFE則降低高階超音波設計門檻。
根據Databeans統計資料顯示,2009年全球醫療電子市場已超過800億美元規模,由於市場需求越來越強勁,後續每年可望出現高達三成的高度成長性,預估2010年市場規模將越過1,000億美元,2014年將可達2,080億美元。

為搶攻此龐大商機,各家關鍵零組件廠商紛紛推出晶片產品,如亞德諾(ADI)微機電系統(MEMS)元件成功導入口袋型心肺復甦術(CPR)產品中;德州儀器(TI)則是針對高階超音波裝置推出高整合類比前端(AFE)。

透過MEMS感測按壓頻率/力道  口袋型CPR提供及時救援

由於一般人並未受過CPR訓練,因此遭遇緊急狀況時,無法搶救病患。為降低此遺憾的發生,ZOLL Medical透過導入亞德諾(ADI)iMEMS加速度計,開發口袋型CPR產品。

圖1 Bio-Detek行銷暨業務總監Tim McGough表示,能為病患進行即時救援,將可減少生命的損失。
Bio-Detek行銷既業務總監Tim McGough(圖1)表示,根據資料統計,每年全球有超過一百萬人死於急性心臟停搏,死亡率高過直腸癌、前列腺癌與乳腺癌,但僅有不足25%的病患能即時接受CPR。而口袋型CPR可以聲音與視覺方式的指引,引導急救員為突發性心跳停止的病患執行所需要的重要急救步驟,包括檢查反應、呼叫支援及執行CPR,且所有的步驟都遵循美國心臟學會(AHA)的生命之鏈(Chain of Survival)。

而此產品的成功推出,MEMS元件可謂功不可沒,McGough指出,口袋型CPR裝置採用具有訊號調節電壓輸出的亞德諾ADXL 322 iMEMS低g、高性能加速度計,可將使用者在口袋型CPR產品中進行的按壓動作轉換成即時的量測資料,以便正確的讀取CPR胸部按壓的速率及深度,並提醒使用者CPR的力道與按壓頻率是否正確。亞德諾亞太區微機電行銷經理吳彥彬補充,iMEMS加速度計能夠以最低2.7VDC的電源供應運作,一般狀況下只會消耗340微安培(μA),典型的雜訊層低於220微g/根赫茲,使微小的傾斜變化都能以小於10Hz窄頻寬加以感測,提升口袋型CPR對於人體動作的準確性。

提升超音波影像品質 高整合度AFE功不可沒

圖2 德州儀器新的類比前端產品若搭配該公司數位訊號處理器,將可發揮更大的效能。
另一方面,為滿足超音波設計人員對最高效能及影像品質的需求,德州儀器推出高階都卜勒(Doppler)超音波設備專用的類比前端系列產品(圖2),德州儀器半導體市場行銷高效能類比產品資深應用工程師林家賢表示,新的兩款AFE產品由於整合連續波(CW)都卜勒混頻器,因此鎖定於高階超音波裝置應用。而整合型連續波模式還可在超音波影像中測量並顯示血流速度。此外,此兩款最新類比前端較其他競爭產品的體積小25%,可提供更高的通道數量,在有限的系統空間也可達到更高效能。

超音波產品可區分為三種模式,包括A、B模式與都卜勒模式,其中都卜勒模式的超音波產品屬於高階機種,設計挑戰較大,一般廠商技術未到位,將無法跨入。而此產品專門供應高階超音波產品的原因在於,將都卜勒超音波所需的連續波波束成形器(Beamformer)、類比數位轉換器(ADC)元件與電路整合至類比前端中,而此高整合度的類比前端產品,也可將所有類比轉數位訊號的過程透過單一顆IC即可解決,並適用於三種模式的超音波產品。林家賢強調,新款AFE5807與AFE5808元件由於整合度高,除了可降低印刷電路板(PCB)的尺寸與功耗外,也進一步降低門檻,讓設計工程師對於超音波電路設計與降低雜訊問題得以輕鬆解決,僅須考量遠端訊號至類比前端的訊號乾淨度即可,因此可促使許多原本礙於超音波設備技術門檻過高,而無法進入市場的廠商,可因設計門檻的降低,成功研發具備一定品質水準的超音波產品。

林家賢進一步表示,新產品的推出,擴大德州儀器AFE58xx全面整合型超音波類比前端的產品陣容,包括可攜式至中端超音波的AFE5805與AFE5804,以及超可攜式超音波AFE5801和AFE5851等。他並透露,目前已有台灣廠商採用德州儀器高整合度類比前端產品進行超音波產品的研發。

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