【導(dǎo)讀】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(shì)的核心。這類產(chǎn)品不僅能夠提供準(zhǔn)確、及時(shí)的健康數(shù)據(jù)，還大幅延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，滿足了便攜式和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)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(gè)人和醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供更有效的管理方式，同時(shí)降低了能耗，提升了患者體驗(yàn)。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。
隨著醫(yī)療技術(shù)的迅速發(fā)展和全球?qū)】倒芾硇枨蟮脑黾樱呔扰c低功耗的醫(yī)療保健產(chǎn)品正逐漸成為行業(yè)趨勢(shì)的核心。這類產(chǎn)品不僅能夠提供準(zhǔn)確、及時(shí)的健康數(shù)據(jù)，還大幅延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，滿足了便攜式和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)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(gè)人和醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供更有效的管理方式，同時(shí)降低了能耗，提升了患者體驗(yàn)。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(cè)量葡萄糖氧化酶產(chǎn)生的電信號(hào)，通過檢測(cè)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(cè)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(cè)微型計(jì)算機(jī)和電源的異常發(fā)熱，并保護(hù)微型計(jì)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(cè)）與CGM（連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)）兩大類，不過其檢測(cè)原理大致相同，幾乎全部類型的血糖儀都是通過測(cè)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(cè)量血糖。SMBG是通過直接檢測(cè)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(shí)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(cè)與血液中葡萄糖量成比例的電流，來計(jì)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(shí)現(xiàn)多類健康數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與疾病管理。皮膚貼片可以持續(xù)測(cè)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)街悄苁謾C(jī)或醫(yī)療系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。對(duì)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(shí)調(diào)整治療方案，預(yù)防危險(xiǎn)情況的發(fā)生。
此外，皮膚貼片除了監(jiān)測(cè)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(zhǎng)時(shí)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(gè)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(gè)性化的健康建議與治療計(jì)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(shí)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(huì)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(jì)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(jì)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(shí)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(dòng)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(cè)體溫，還可以檢測(cè)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(chǎng)治療儀極片，以及用于監(jiān)測(cè)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(cè)體溫，還可以檢測(cè)微型計(jì)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(chǎng)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(gè)貼片使用8個(gè)熱敏電阻器，4個(gè)貼片組合成一個(gè)陣列（總共32個(gè)熱敏電阻器），電極貼片的使用時(shí)間為48小時(shí)（不能超過72小時(shí)）。
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(shí)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(cè)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(shí)現(xiàn)PTC熱敏電阻的世界初次量產(chǎn)，并持續(xù)積聚經(jīng)驗(yàn)，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(jì)帶來高可靠性，目前已經(jīng)擁有市場(chǎng)居首占有率與豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在供貨上產(chǎn)能充足，并能優(yōu)于領(lǐng)先同業(yè)的分析、評(píng)估服務(wù)，以及定制化測(cè)評(píng)服務(wù)。
Murata的NTC熱敏電阻可用于溫度檢測(cè)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(jì)。
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(shì)，并取得安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證（UL1434，檔案號(hào)E137188）。在血糖儀應(yīng)用中，NTC熱敏電阻可用來對(duì)“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(shí)時(shí)檢測(cè)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(cè)，因?yàn)槟壳爸饕难莾x用MCU都是低電力消耗型的，對(duì)電池模塊的運(yùn)作時(shí)間的溫度檢測(cè)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(xiǎn)絲。
醫(yī)療用的低功耗AMR傳感器與時(shí)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(shí)，可通過AMR開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)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(shí)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(shí)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(duì)回流焊后頻率變化的對(duì)比時(shí)，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(gòu)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(jì)與穩(wěn)定供應(yīng)的優(yōu)勢(shì)。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(yǔ)
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(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，滿足了患者和醫(yī)療機(jī)構(gòu)對(duì)于有效健康管理的需求。從個(gè)性化健康監(jiān)測(cè)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(yàn)，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(chǎng)的理想合作伙伴。
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