asic设计未来的医疗保健

全球医疗保健支出预计将达到11.5万亿美元,2030年麦肯锡估计数字技术在医疗保健系统的价值达到3万亿美元。医疗的未来将进一步推动医学技术在数字医疗发展机会以及病人的途径。特别是植入式医疗设备的改善将推动重大市场牵引在未来几年。

了解趋势和创新影响医疗植入物和asic(特定于应用程序的集成电路)的空间,我们与Jan Crols CTO Ansem半导体,Cyient公司和专家综合无线通信;和玛雅玛丽亚,工程顾问和实践珠峰组的主任。这里有突出的因素有一个轴承行业的增长轨迹:

日益增长的投资在医学技术工程研发垂直

医疗器械行业每年快速增长约6%,与花动人的每年一万亿美元的工程研发(ER&D),根据珠穆朗玛峰集团估计。植入物,主动和被动,构成ER&D花费的19%,约占70亿美元。增长的主要驱动因素包括更大的购买力和植入物的日益流行,加上人口和生活方式的改变。植入物的主要投资领域是双重的:

• 增强的寿命和现有植入产品的功效
• 新的用例和应用程序的发展,以及数字医疗收敛的实现更大的连接医疗生态系统的一部分
  
  

增强的寿命和现有植入产品的功效

医疗器械公司正致力于植入长寿,包括制作微型植入物来实现优化的能源消耗,降低漏电流,和更容易放置,尤其是对活跃的植入物。更加注重增强刺激控制,艾滋病也植入长寿。改善目前的电池技术是另一个创新领域——例如,使电池充电而植入人体内部。实验也正在进行电池组合,使整个电池容量的增加。研究人员正致力于延长耐久性以及植入物的生物相容性通过利用新的和替代材料。这些将有助于改善被动植入物如骨科和牙科植入物。

有新的行业关注创新提高植入物功效增加病人受益,特别是心血管,neuro-stimulator耳蜗植入和胰岛素设备。个性化的植入让病人做出调整,在耳蜗植入设备的情况下,接收方可以使用声音处理最适合他们的水平。自适应植入有基于规则的智能,可以感知患者重要器官,使必要的剂量的修改。可编程序植入连接到应用程序,并使用照顾增强病人护理和监控。其他创新包括全方位感知的需求,利用补丁改善植入物的整体功能,和增强的EMI / EMC抗植入为了防御来自外部的干扰。

价值创造和行业影响的新途径

新渠道的价值创造来跟上医疗系统连接。物联网的医疗(IoMT)可能会推动重大医疗收敛对患者的好处。五个转换启用这个支柱——强大的连通性,一个健壮的云基础设施,一个API领导环境,一个强大的安全层和智能与人工智能(AI)和机器学习(ML)的好处是巨大的和多方面的,包括使用数字疗法,实现病人的远程监控、基于现实世界的证据(RWE)工程、便利化的价值萎缩。也有新用例医疗植入物和补丁不断进化和被采用,这是行业的积极迹象。

然而,在推动创新,医药企业需要面对更强大的数据保护和网络安全的需要,底层硬件的审查和修改为新的用例,以确保兼容性负责使用关键的病人数据,最后,符合新的和额外的条例。

趋势影响植入技术的应用程序

人们越来越关注刺激和传感应用。植入物现在可以用充电电池,支持新的用例,在那里他们可以操作没有常数与外部应用程序连接性。低电流泄漏和低功耗是另一个重要标准。还有一个深植入,但是经典的方法不适合使用磁场能量的传输。因此,目前正在进行研究,目的是探索超声功率转移的可行性或临时微型超级电容器储能,和其他新技术。然而,这些和其他植入物连接到应用程序,需要重视觉输入继续有更高的电池和电力需求。在所有这些用例,需要先进的控制和安全的充电电池充电器非常高,消除电池恶化随着时间的推移。所以,矛盾的是,需求增加对更低的能耗和长期睡眠状态充电植入物、高功耗为植入刺激,等等。

高功率和高数据的二分法要求磁沟通可以解决分歧。这要求严格执行数据加密协议,确保安全通信。

上升的计算、存储器和复杂的操作序列

上升的计算、数据处理和数据压缩在植入物,需求的增加可能与本地数据存储。特别是遥感应用的数据需要存储在本地临时才可以传输到外部设备。还需要一个独特的安全ID为每个植入,以确保正确的序列应用于正确的植入物,为正确的病人。一次性可编程记忆功能可以作为惟一的ID;物理Unclonable PUF(函数)可以替代。随着植入的复杂性增加,更灵活的微控制器需要集成,随之而来的是软件验证和安全的挑战。

取得新突破医疗植入物和补丁,和更具体是从汤姆斯定制asic的解决方案,使病人连续监测和先进的数据分析。人工智能(AI)在医学应用方面是一个重要的趋势,与节约能源的潜力相当小的人工智能引擎内植入物。额外的通信需求消费非常高功率在数字医疗植入物。因此,预先确定的配置数据,医生访问之前将数据移动到云是一个潜在的方法来减少功耗。整合优势分析组件在AI引擎还将使更明智的和更快的决策。

植入式设备比以往变得更小和更聪明,由一个全新的设计和开发模式。下一代的植入需要一个集成的方法——编织在一起更大的应用程序连接性,定制的小而强大的集成电路,改进功能,降低电池和电力消耗,和更大的患者受益。