醫(yī)療應(yīng)用中的微波與射頻技術(shù)

1、醫(yī)療應(yīng)用中的微波與射頻技術(shù)來源：互聯(lián)網(wǎng)多年來，微波器件公司一直為諸如核磁共振成像MRI系統(tǒng)等醫(yī)療成像應(yīng)用提供器件。雖然成像應(yīng)用繼續(xù)提供了堅(jiān)實(shí)的時(shí)機(jī)，但許多其它醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域也開始為無線微波和射頻技術(shù)敞開了大門。例如，遠(yuǎn)程監(jiān)控支持在病人在家中的將諸如血壓、脈搏等健康狀況以無線方式發(fā)送給它們的醫(yī)生。其它創(chuàng)新也在幫助醫(yī)院和醫(yī)療中心得以跟蹤資產(chǎn)和個(gè)人的位置。在現(xiàn)有的成像市場和無線技術(shù)正在創(chuàng)造的新機(jī)遇中，醫(yī)療產(chǎn)業(yè)業(yè)已成為一個(gè)實(shí)實(shí)在在的新市場， 許多微波和射頻公司都以此為目標(biāo)。幸運(yùn)的是，許多這樣的機(jī)遇都只要求這些公司利用他們在電信和無線局域網(wǎng)領(lǐng)域已有的專業(yè)知識。諸如MRI等成像設(shè)備的使用普及率在增加，目前全

2、球每年要實(shí)施超過 6千萬例MRI診斷。它們通常用于診斷阿爾茨海默氏癥老年癡呆癥、癌癥細(xì)胞和韌帶撕裂等各種疾病和損傷。成像系統(tǒng)采用了多種射頻/微波器件，包括振蕩器、發(fā)射器和天線。例如， ADI公司現(xiàn)在就提供一款為提高成像分辨率而設(shè)計(jì)的20位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器DACAD5791 。AD5791具有真正的百萬分之一 ppm的分辨率和精度圖1 °AD5791具有±LSB DNL 的相對精度標(biāo)準(zhǔn)，確保了操作一致性。該DAC的低頻噪聲僅為0.025ppm，輸出漂移僅為0.05ppm/C 。如此低的噪聲減少了不期望的圖像偽影，從而降低了對屢次核磁共振掃描的需要，因此病人可以在更短時(shí)間內(nèi)得到診治。

3、輸出可配置為標(biāo)準(zhǔn)單極+5V，+10V或雙極±V，±10 V范圍。AD5791的3線串行接口工作時(shí)鐘速率為50MHz。圖1 : ADI單芯片DAC具有很高精度，能實(shí)現(xiàn)非常清楚的診斷成像圖片。分光鏡應(yīng)用是射頻/微波技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的另一個(gè)增長市場，它本質(zhì)上是通過把光照射 在標(biāo)本上實(shí)現(xiàn)化學(xué)分析。近日，安捷倫和德州大學(xué)達(dá)拉斯分校宣布方案創(chuàng)立一個(gè)毫米波和亞 毫米波電子表征設(shè)施。該設(shè)施最初將支持針對醫(yī)療保健和平安應(yīng)用對在CMOS上實(shí)現(xiàn)180到300GHz光譜技術(shù)的可行性研究。Hittite Microwave 公司的一個(gè)新比擬器產(chǎn)品線也鎖定光譜應(yīng)用。該公司表示，這6款比較器具有如下特性：

4、20Gbps的速率、150mW的功耗、120ps的時(shí)鐘到數(shù)據(jù)輸出延時(shí)圖 2。通常情況下，它們具有最小60ps的可檢出輸入脈沖寬度，而額定的隨機(jī)抖動(dòng)僅為 0.2ps。這些比擬器支持 ±1.75V的共模輸入電壓范圍，其典型過驅(qū)動(dòng)和壓擺率離差低于10ps。HMC874LC3C、HMC875LC3C和HMC876LC3C單片比擬器具有帶可編程遲滯的高速鎖 存特性，它們分別提供低擺幅PECL、CML和ECL輸出驅(qū)動(dòng)器。圖2: Hittite Microwave 公司的比擬器可滿足分光鏡應(yīng)用要求。該公司還發(fā)布了三款具有電平鎖存輸入的新的單片10GHz比擬器HMC*LC3C、HMC675LC3C

5、和HMC676LC3C。這三款比擬器支持 10GHz輸入帶寬、同時(shí)具有85ps的 傳輸延遲以及0.2psRMS隨機(jī)抖動(dòng)下的60ps最小脈沖寬度。它們具有 10ps的過驅(qū)動(dòng)和壓 擺率離差、小于140mW的功耗。這些器件具有差分鎖存控制和可編程遲滯，可被配置工作在鎖存模式或作為跟蹤比擬器使用。與該系列其它器件一樣，它們分別提供低擺幅PECL、CML和ECL輸出驅(qū)動(dòng)器。遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用在醫(yī)院、診所和家中，涉及無線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控可能是最欣欣向榮的醫(yī)療市場。遠(yuǎn)程監(jiān)控最吸引人的地方是它還可被用來與患者溝通及對患者提供教育。當(dāng)然，需要同時(shí)發(fā)送和接收信息將對所需的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)根底設(shè)施有不同需求。在伊利諾斯州進(jìn)行的一

6、項(xiàng)臨床研究，就采用了遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)來管理 Gleevec這種藥的施用。Gleevec是Novartis公司研制并生產(chǎn)的用 于治療慢性粒細(xì)胞白血病的藥物。這項(xiàng)研究將*估一個(gè)以 為根底的、稱為eMedo nli ne的個(gè)性化藥物管理系統(tǒng)的使用情況。在這項(xiàng)研究中，eMedonline作為一種智能效勞充分發(fā)揮了射頻識別(RFID)和 的無線功能，將智能 變成一個(gè)藥物傳感器。 以無線方式實(shí)時(shí)從藥品包裝上的RFID '智能標(biāo)簽上讀取、收集藥物數(shù)據(jù)，它在監(jiān)測病人報(bào)告結(jié)果的同時(shí)，有助于核實(shí)病人是否在正確的時(shí)間服用了正確的藥物。 內(nèi)的數(shù)據(jù)被無線發(fā)送到一個(gè)平安效勞器，借助效勞器內(nèi)的數(shù)據(jù)再進(jìn)行臨床審查和分析。可根

7、據(jù)情況發(fā)送警報(bào)，以對漏服藥物或不良情況實(shí)施干預(yù)，使它們不致成為嚴(yán)重的健康風(fēng)險(xiǎn)。這項(xiàng)研究的初衷來自于這樣一個(gè)事實(shí)：病人往往不遵從醫(yī)囑。近日在波士頓舉行的一個(gè)旨在提升服藥依從性的方案演示中，支持藍(lán)牙的Vena吸入器實(shí)時(shí)并無線地記錄服藥劑量的歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)上傳到稱為 Vena-Hub的以用戶為中心的軟件平臺，當(dāng)患者沒按時(shí)服藥時(shí)，就會對他們發(fā)出提醒。被用來從無線醫(yī)療設(shè)備這一生態(tài)系統(tǒng)采 集數(shù)據(jù)的Vena-Hub，也是支持Vena的肺活量計(jì)的門戶。將服藥依從性和肺活量等數(shù)據(jù)與 花粉計(jì)數(shù)等其它變量組合起來，形成一系列建議和有關(guān)信息，然后通過警報(bào)自動(dòng)發(fā)送給用戶。警報(bào)可能會通過在線閱讀器、社區(qū)網(wǎng)絡(luò)、電子郵件，甚

8、至文本信息等形式發(fā)送。遠(yuǎn)程監(jiān)控的另一個(gè)好處是，專家將能夠與農(nóng)村地區(qū)的病人溝通，這些病人因而不必趕大老遠(yuǎn)的路。例如，AT & T最近宣布了與加州大學(xué)的一項(xiàng)協(xié)議。作為這項(xiàng)為期3年、總價(jià)2,700萬美元合約的一局部，AT & T將提供管理的網(wǎng)絡(luò)效勞以支持這項(xiàng)遠(yuǎn)程保健方案。美國加州遠(yuǎn)程保健網(wǎng)絡(luò)是全州范圍內(nèi)由醫(yī)療保健、技術(shù)、政府及其它相關(guān)各方結(jié)成的聯(lián)盟，該機(jī)構(gòu)從聯(lián)邦通訊委員會(FCC)的農(nóng)村衛(wèi)生保健試點(diǎn)工程尋求資金支持。該網(wǎng)絡(luò)正在構(gòu)建一個(gè)全州范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)根底設(shè)施，它將小醫(yī)院、小診所與大醫(yī)院及大醫(yī)院內(nèi)的專家連接起來。該網(wǎng)絡(luò)完成后，將覆蓋全州 860多個(gè)站點(diǎn)。無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)也越來越多地用于資產(chǎn)

9、跟蹤工程。例如，Henry Mayo醫(yī)院已與AT & T簽約以部署AeroScout的Wi-Fi RFID資產(chǎn)跟蹤和溫度監(jiān)控方案。作為洛杉磯縣的災(zāi)害資源 中心，Henry Mayo醫(yī)院負(fù)責(zé)提供醫(yī)療設(shè)備、藥品以及在發(fā)生緊急事件時(shí)對整個(gè)社會提供關(guān) 照。AeroScout的資產(chǎn)跟蹤和管理方案旨在幫助醫(yī)院在全院范圍內(nèi)跟蹤，諸如病床、輪椅、輪床、病人自控鎮(zhèn)痛泵和輸液泵等關(guān)鍵資產(chǎn)的使用情況。此外，AeroScout的溫度監(jiān)控方案通過確保冰箱內(nèi)溫度滿足藥品、組織樣本及其它對溫度敏感的材料的保質(zhì)所規(guī)定的溫度范 圍，從而簡化了為滿足國際醫(yī)院認(rèn)證聯(lián)合委員會條例相關(guān)要求的實(shí)施，在加拿大魁北克的圣熱羅姆衛(wèi)生和

10、社會效勞中心，醫(yī)院工作人員佩戴著 Ekahau傳呼機(jī)標(biāo)簽，這樣就可容易地對他們進(jìn)行定位。這個(gè)T301BD Wi-Fi尋呼機(jī)標(biāo)簽具有雙向通信能力，使用戶能夠發(fā)送和接收文字信息。這些尋呼機(jī)還包括一個(gè)可以在遇到緊急情況時(shí)按下的專門按鈕。Ekahau實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)利用醫(yī)院現(xiàn)有的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)可在幾秒內(nèi)定位網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)、由鈕扣電池供電的小標(biāo)簽。這些產(chǎn)品和效勞是當(dāng)今醫(yī)療保健行業(yè)內(nèi)更具主導(dǎo)性、并增長著的一些應(yīng)用。隨著技術(shù)進(jìn)步以及寬帶方案的實(shí)施，將會出現(xiàn)更多時(shí)機(jī)。這些新效勞和系統(tǒng)的主干依靠無線網(wǎng)絡(luò)來收集 和提供信息。與此同時(shí)，微波公司將繼續(xù)在成像等領(lǐng)域收獲成功。諸多因素將帶來一個(gè)增長的市場，它為各企業(yè)及其產(chǎn)品

11、提供了盈利時(shí)機(jī)。醫(yī)療應(yīng)用中的無線技術(shù)要進(jìn)入醫(yī)療市場，重要的是要了解哪些無線標(biāo)準(zhǔn)是主導(dǎo)。有趣的是，主導(dǎo)技術(shù)就是諸如ZigBee或、藍(lán)牙、IEEE 802.11x 以及射頻識別RFID等主流技術(shù)。展望未 來，康體佳健康聯(lián)盟Co ntinua Health Allia nee 似乎將在很大程度上推動(dòng)醫(yī)療保健領(lǐng)域內(nèi)標(biāo) 準(zhǔn)的開展。它的任務(wù)是建立一個(gè)使個(gè)人健康方案具有互操作的系統(tǒng)，以促進(jìn)自主性并使個(gè)人和機(jī)構(gòu)能更好地管理健康、保障福利?？刁w佳健康聯(lián)盟已批準(zhǔn) ZigBee Health Care 作為一種低功耗局域網(wǎng)LAN標(biāo)準(zhǔn)，用于專 業(yè)環(huán)境、家庭、活動(dòng)中心、大型校園內(nèi)的傳感與控制。ZigBee Health

12、 Care是互操作無線設(shè)備的全球開放標(biāo)準(zhǔn)，可平安監(jiān)測及管理慢性疾病、肥胖、老化這類非重大、低危險(xiǎn)病癥的保健效勞。ZigBee Health Care完整支持 IEEE 11073 設(shè)備。ZigBee Health Care 提供了不受干擾的無線連接，可在單一網(wǎng)絡(luò)上支持?jǐn)?shù)千部設(shè)備。ZigBee能與Wi-Fi等其它無線技 術(shù)和平共存，這是保護(hù)醫(yī)療設(shè)施內(nèi)病患平安及確保應(yīng)用時(shí)不可或缺的關(guān)鍵要求。ZigBeeHealth Care 設(shè)備可以與消費(fèi)電子、家庭自動(dòng)化、商業(yè)建筑自動(dòng)化中已部署的其它ZigBee無線技術(shù)交互。飛思卡爾等公司將 ZigBee用于各種保健產(chǎn)品。 新批準(zhǔn)的ZigBee Health C

13、are 標(biāo)準(zhǔn)為具 有互操作的低功率無線設(shè)備提供了一個(gè)全球性的開放標(biāo)準(zhǔn)。這樣，它就確保了針對慢性病管理、老人護(hù)理、保健、住院管理和資產(chǎn)跟蹤等非致命、非緊急保健效勞的平安監(jiān)測和管理。 它支持一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)千臺設(shè)備，并提供對IEEE 11073設(shè)備的完全支持，從而使每臺設(shè)備都能夠通過FDA認(rèn)證。ADI的工作在2.4GHz工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療ISM頻段的模擬電路 ADF7242，在模式下支持250kbps速率。這款收發(fā)器可用于實(shí)施基于諸如ZigBeelPv6/6LowWPAN等協(xié)議的方案。ADF7242 支持 IEEE 802.15.4 和 GFSK/FSK 雙模工作模式，即同一款器件既能以250kbps的速率支持基于協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)，又能以2Mbps的速率支持采用GFSK/FSK調(diào)制方案的專有協(xié)議。一年多以前，康體佳的第二版設(shè)計(jì)指南批準(zhǔn)了低功耗藍(lán)牙。低功耗藍(lán)牙無線技術(shù)是4.0版藍(lán)牙內(nèi)核標(biāo)準(zhǔn)的主要特征， 它使由紐扣電池供電、 小巧的無線產(chǎn)品和傳感器成為可能。這些小巧、低本錢的方案預(yù)計(jì)會培育出各種醫(yī)用