高精度與低功耗的醫(yī)療保健產(chǎn)品解決方案

隨著醫(yī)療技術(shù)的迅速發(fā)展和全球?qū)】倒芾硇枨蟮脑黾?，高精度與低功耗的醫(yī)療保健產(chǎn)品正逐漸成為行業(yè)趨勢的核心。這類產(chǎn)品不僅能夠提供準(zhǔn)確、及時的健康數(shù)據(jù)，還大幅延長了設(shè)備的使用壽命，滿足了便攜式和長期監(jiān)測需求。從可穿戴設(shè)備到遠(yuǎn)程健康監(jiān)控系統(tǒng)，這些解決方案正為個人和醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供更有效的管理方式，同時降低了能耗，提升了患者體驗。本文將探討像是血糖儀與皮膚貼片等創(chuàng)新技術(shù)在醫(yī)療保健領(lǐng)域的應(yīng)用，以及由Murata（村田制作所）所推出的相關(guān)解決方案。

血糖儀與皮膚貼片

改良慢性病人的生活

血糖儀（BGM）是通過傳感器來測量葡萄糖氧化酶產(chǎn)生的電信號，通過檢測葡萄糖氧化酶和葡萄糖之間的酶促反應(yīng)所產(chǎn)生的電流來進(jìn)行血糖水平的測量，由于傳感器具有溫度特性，因此需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。此外，熱敏電阻可用來監(jiān)測微型計算機(jī)和電源的異常發(fā)熱，并保護(hù)微型計算機(jī)免受由USB引起的過電流的影響。

血糖儀的種類主要可分成SMBG（血糖自我監(jiān)測）與CGM（連續(xù)血糖監(jiān)測）兩大類，不過其檢測原理大致相同，幾乎全部類型的血糖儀都是通過測量體液中的葡萄糖與葡萄糖脫氫酶反應(yīng)產(chǎn)生的電流量來測量血糖。SMBG是通過直接檢測血液中的葡萄糖，在血液樣本中添加酶，血液中的葡萄糖在酶的作用下轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸，同時釋放出電子，電子被介體捕獲，然后施加電壓使電子與介質(zhì)分離，通過跨阻放大器（TIA）檢測與血液中葡萄糖量成比例的電流，來計算出血糖值。

另一方面，皮膚貼片是一種創(chuàng)新的醫(yī)療技術(shù)，正逐漸在醫(yī)療保健領(lǐng)域得到大量應(yīng)用與迅速發(fā)展。這些貼片主要采用輕薄且柔軟的材料，具備高度的生物兼容性，能夠直接貼附于皮膚上，實現(xiàn)多類健康數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測與疾病管理。皮膚貼片可以持續(xù)測量人體生理參數(shù)，如心率、血氧濃度、血糖、體溫等，并通過無線技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a href="http://hljzzgx.com/v/tag/11230/" target="_blank">智能手機(jī)或醫(yī)療系統(tǒng)中，實現(xiàn)實時監(jiān)控。對于患有慢性疾病的患者，如糖尿病或心血管疾病，這類貼片可提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，幫助及時調(diào)整治療方案，預(yù)防危險情況的發(fā)生。

此外，皮膚貼片除了監(jiān)測功能外，還可以作為藥物輸送系統(tǒng)，直接將藥物透過皮膚釋放到體內(nèi)。這種方式適用于長時間或持續(xù)藥物釋放的治療，如止痛藥、激素治療等，不僅減少了患者的痛苦，還提升了藥物利用率，并避免了口服或注射所帶來的副作用。

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和人工智能（AI）技術(shù)的結(jié)合，皮膚貼片越來越智能化。通過收集大量個人體征數(shù)據(jù)，這些貼片可以配合AI進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而為患者提供個性化的健康建議與治療計劃。此外，在遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展過程中，皮膚貼片提供了穩(wěn)定的數(shù)據(jù)來源，醫(yī)生可以遠(yuǎn)程查看患者的健康數(shù)據(jù)，實現(xiàn)異地診斷與治療。

由于信息及通信技術(shù)（ICT）的發(fā)展（特別是云服務(wù)的普及）、生活環(huán)境的變化和人口老齡化帶來的生活方式相關(guān)疾病患者的增加，以及醫(yī)療費(fèi)用的飆升等社會環(huán)境的變化，醫(yī)療保健和醫(yī)療領(lǐng)域的設(shè)備和服務(wù)正在迅速改變其面貌。用于日常健康管理的連續(xù)血糖儀（CGM）與皮膚貼片設(shè)備，也正在經(jīng)歷設(shè)備小型化、與云連接等變化。

完整的產(chǎn)品線滿足

醫(yī)療保健設(shè)備的設(shè)計需求

Murata的產(chǎn)品線相當(dāng)完整，將通過提供小型通用元器件（電容器、電感器等）為產(chǎn)品小型化和提高設(shè)計靈活度做貢獻(xiàn)，其中包括提高通過網(wǎng)絡(luò)連接（如Bluetooth Smart模塊等無線通信模塊）進(jìn)行的日常健康管理的便利性。

在連接功能上，Murata可提供Bluetooth模塊、LPWA模塊、LTCC濾波器／巴倫器（LFL/LFB/LDB系列），在傳感器方面，可提供熱敏電阻（NCU系列）、磁性傳感器（AMR傳感器MR系列），在時序器件方面，可提供晶體諧振器（XRC系列）、陶瓷諧振器CERALOCK（CST系列），在電源供應(yīng)部分，可提供氧化銀電池（SR系列）、隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器模塊（NXJ1/NXJ2系列）、隔離門驅(qū)動電源模塊、熱敏電阻（NCU系列），在聲音元器件方面，可提供壓電擴(kuò)音器（PKMCS/PKLCS系列）等產(chǎn)品。

此外，貼附在身體上的皮膚貼片中的熱敏電阻不僅可以檢測體溫，還可以檢測內(nèi)部零件的異常發(fā)熱。在護(hù)理和醫(yī)療領(lǐng)域備受關(guān)注的皮膚貼片包括腫瘤磁場治療儀極片，以及用于監(jiān)測心電圖（ECG）、皮膚電反應(yīng)（GSR）和血氧飽和度（SpO2）等類型。熱敏電阻不僅可以檢測體溫，還可以檢測微型計算機(jī)和電源的異常發(fā)熱，以確保其在身體上安全佩戴。在腫瘤磁場治療儀極片中，熱敏電阻可放置于一次性理療電極貼片的中央，每個貼片使用8個熱敏電阻器，4個貼片組合成一個陣列（總共32個熱敏電阻器），電極貼片的使用時間為48小時（不能超過72小時）。

Murata 可用于皮膚貼片的產(chǎn)品陣容也相當(dāng)多，包括溫度傳感器中的熱敏電阻（NCP/NXR系列），用于控制器的熱敏電阻（NCP系列），用于連接功能的 Bluetooth Smart 模塊（LBCA/LBMA系列）、Wi-Fi 模塊、熱敏電阻（NCP系列），以及電源供應(yīng)部分的熱敏電阻（NCP系列），電池方面的鈕扣型二氧化錳鋰電池（標(biāo)準(zhǔn)型），還有提供可追溯性的 RFID 標(biāo)簽（LXMS/LXTB系列），時序器件則有晶體諧振器（XRC系列）等。

熱敏電阻提升醫(yī)療

保健產(chǎn)品的檢測精度

Murata的熱敏電阻發(fā)展已經(jīng)有60多年的歷史，在1962年實現(xiàn)PTC熱敏電阻的世界初次量產(chǎn)，并持續(xù)積聚經(jīng)驗，不斷創(chuàng)新，至今仍在進(jìn)行熱敏電阻的超小型化，以及高性能類產(chǎn)品的研發(fā)和推行。Murata熱敏電阻具有高質(zhì)量，在原材料與生產(chǎn)工藝上下功夫，其結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來高可靠性，目前已經(jīng)擁有市場居首占有率與豐富的應(yīng)用經(jīng)驗，在供貨上產(chǎn)能充足，并能優(yōu)于領(lǐng)先同業(yè)的分析、評估服務(wù)，以及定制化測評服務(wù)。

Murata的NTC熱敏電阻可用于溫度檢測與溫度補(bǔ)償，例如NCP/NCU系列與FTN系列，PTC熱敏電阻（POSISTOR）的PRF系列則用于過溫保護(hù)，PRG系列則用于過流保護(hù)。Murata并可協(xié)助客戶進(jìn)行技術(shù)支持，包括電路優(yōu)化與熱設(shè)計。

用于溫度檢知的NCU/NCP系列擁有產(chǎn)品線豐富、產(chǎn)能充足、質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)勢，并取得安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證（UL1434，檔案號E137188）。在血糖儀應(yīng)用中，NTC熱敏電阻可用來對“環(huán)境溫度”進(jìn)行傳感，通過在試紙與儀器的接口附近加熱敏電阻，來間接地實時檢測滴在反應(yīng)槽端的血液溫度，其精度受試紙的構(gòu)造及材料影響，通常誤差在±1℃～±2℃之間。此外，NTC熱敏電阻也可用于電池模塊的溫度檢測，因為目前主要的血糖儀用MCU都是低電力消耗型的，對電池模塊的運(yùn)作時間的溫度檢測相當(dāng)重視。另一方面，用于過流保護(hù)的PRG系列則在過電流情況下，可在阻值上升之后，使回路回歸正常狀態(tài)，可當(dāng)作血糖儀的自復(fù)保險絲。

醫(yī)療用的低功耗

AMR傳感器與時鐘器件

在CGM應(yīng)用中，可以使用AMR傳感器（磁性開關(guān)）來執(zhí)行設(shè)備喚醒功能，也就是當(dāng)用戶打開密封包裝時，可通過AMR開關(guān)自動啟動BLE功能。Murata的AMR傳感器MRMS534R具有低功耗，可在低電壓下運(yùn)作，且尺寸相當(dāng)小巧。Murata AMR MRMS534R傳感器的電流功耗平均僅有0.08μA/1.5V（最大0.2μA/1.5V），可在低電壓（Vcc<1.5V）下運(yùn)行，感應(yīng)角度窄，因此作為開關(guān)它的靈敏度更好，尺寸也僅有1.45mm2。以上特性，可以幫助CGM設(shè)備適配更低的電壓系統(tǒng)，籍此更換更小型紐扣電池，從而幫助CGM達(dá)到小型化的需求。AMR MRMS534R 傳感器下一代產(chǎn)品還將做到1.0mm*1.0mm尺寸，同時耗電量將進(jìn)一步壓縮到30nA的水平。

另一方面，Murata也推出醫(yī)療用的時鐘器件―― XRCGB-F1S/F2P系列晶體，是具備高精度、高可靠性新產(chǎn)品。這款晶體諧振器是采用Murata專屬的晶振技術(shù)，采用金屬蓋、樹脂封裝、芯片、平板陶瓷底座的結(jié)構(gòu)，有別于傳統(tǒng)晶振采用金屬或陶瓷蓋、金屬封裝、芯片、凹槽陶瓷底座的結(jié)構(gòu)，具有更高的精度與穩(wěn)定性。

在比對回流焊后頻率變化的對比時，XRCGB-F1S/F2P系列晶體在多種標(biāo)稱頻率下的初始頻偏僅 ±10ppm，溫度頻偏也是 ±10ppm（-30~85℃）或 ±20ppm（-40~105℃選購品），相當(dāng)?shù)胤€(wěn)定，適用于多種無線射頻端，像是WiFi、BT/BLE和LPWA等等，因其回流焊后的頻率變化小，故便于進(jìn)行頻率補(bǔ)償，并具有成本合理的封裝設(shè)計與穩(wěn)定供應(yīng)的優(yōu)勢。Murata 并提供免費(fèi)的增值匹配服務(wù)來搭配低功耗藍(lán)牙解決方案，在 Murata 建議條件下與初始條件的功耗，將可降低約 15% 的 μAsec。

結(jié)語

隨著高精度與低功耗技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，醫(yī)療保健產(chǎn)品正朝著更加智能、便捷且節(jié)省能源的方向邁進(jìn)。這些創(chuàng)新解決方案不僅能夠提供準(zhǔn)確的健康數(shù)據(jù)，還大幅降低能耗，延長設(shè)備的使用壽命，滿足了患者和醫(yī)療機(jī)構(gòu)對于有效健康管理的需求。從個性化健康監(jiān)測到遠(yuǎn)程醫(yī)療的推行，這些技術(shù)正逐步改變我們的醫(yī)療模式，提升了患者的生活質(zhì)量和醫(yī)療服務(wù)的效率。Murata 在醫(yī)療保健相關(guān)解決方案的產(chǎn)品開發(fā)上擁有豐富的經(jīng)驗，也能提供完整的產(chǎn)品線，將是您搶占醫(yī)療保健應(yīng)用市場的理想合作伙伴。