【導讀】隨著(zhù)醫療技術(shù)的迅速發(fā)展和全球對健康管理需求的增加，高精度與低功耗的醫療保健產(chǎn)品正逐漸成為行業(yè)趨勢的核心。這類(lèi)產(chǎn)品不僅能夠提供準確、及時(shí)的健康數據，還大幅延長(cháng)了設備的使用壽命，滿(mǎn)足了便攜式和長(cháng)期監測需求。從可穿戴設備到遠程健康監控系統，這些解決方案正為個(gè)人和醫療機構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。本文將探討像是血糖儀與皮膚貼片等創(chuàng )新技術(shù)在醫療保健領(lǐng)域的應用，以及由Murata（村田制作所）所推出的相關(guān)解決方案。
隨著(zhù)醫療技術(shù)的迅速發(fā)展和全球對健康管理需求的增加，高精度與低功耗的醫療保健產(chǎn)品正逐漸成為行業(yè)趨勢的核心。這類(lèi)產(chǎn)品不僅能夠提供準確、及時(shí)的健康數據，還大幅延長(cháng)了設備的使用壽命，滿(mǎn)足了便攜式和長(cháng)期監測需求。從可穿戴設備到遠程健康監控系統，這些解決方案正為個(gè)人和醫療機構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。本文將探討像是血糖儀與皮膚貼片等創(chuàng )新技術(shù)在醫療保健領(lǐng)域的應用，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(guò)傳感器來(lái)測量葡萄糖氧化酶產(chǎn)生的電信號，通過(guò)檢測葡萄糖氧化酶和葡萄糖之間的酶促反應所產(chǎn)生的電流來(lái)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)行溫度補償。此外，熱敏電阻可用來(lái)監測微型計算機和電源的異常發(fā)熱，并保護微型計算機免受由USB引起的過(guò)電流的影響。
血糖儀的種類(lèi)主要可分成SMBG（血糖自我監測）與CGM（連續血糖監測）兩大類(lèi)，不過(guò)其檢測原理大致相同，幾乎全部類(lèi)型的血糖儀都是通過(guò)測量體液中的葡萄糖與葡萄糖脫氫酶反應產(chǎn)生的電流量來(lái)測量血糖。SMBG是通過(guò)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(guò)跨阻放大器（TIA）檢測與血液中葡萄糖量成比例的電流，來(lái)計算出血糖值。
另一方面，皮膚貼片是一種創(chuàng )新的醫療技術(shù)，正逐漸在醫療保健領(lǐng)域得到大量應用與迅速發(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)現多類(lèi)健康數據的實(shí)時(shí)監測與疾病管理。皮膚貼片可以持續測量人體生理參數，如心率、血氧濃度、血糖、體溫等，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)技術(shù)將數據傳輸到智能手機或醫療系統中，實(shí)現實(shí)時(shí)監控。對于患有慢性疾病的患者，如糖尿病或心血管疾病，這類(lèi)貼片可提供準確的數據，幫助及時(shí)調整治療方案，預防危險情況的發(fā)生。
此外，皮膚貼片除了監測功能外，還可以作為藥物輸送系統，直接將藥物透過(guò)皮膚釋放到體內。這種方式適用于長(cháng)時(shí)間或持續藥物釋放的治療，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(lái)的副作用。
隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和人工智能（AI）技術(shù)的結合，皮膚貼片越來(lái)越智能化。通過(guò)收集大量個(gè)人體征數據，這些貼片可以配合AI進(jìn)行數據分析，從而為患者提供個(gè)性化的健康建議與治療計劃。此外，在遠程醫療的發(fā)展過(guò)程中，皮膚貼片提供了穩定的數據來(lái)源，醫生可以遠程查看患者的健康數據，實(shí)現異地診斷與治療。
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(lái)的生活方式相關(guān)疾病患者的增加，以及醫療費用的飆升等社會(huì )環(huán)境的變化，醫療保健和醫療領(lǐng)域的設備和服務(wù)正在迅速改變其面貌。用于日常健康管理的連續血糖儀（CGM）與皮膚貼片設備，也正在經(jīng)歷設備小型化、與云連接等變化。
完整的產(chǎn)品線(xiàn)滿(mǎn)足醫療保健設備的設計需求
Murata的產(chǎn)品線(xiàn)相當完整，將通過(guò)提供小型通用元器件（電容器、電感器等）為產(chǎn)品小型化和提高設計靈活度做貢獻，其中包括提高通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接（如Bluetooth? Smart模塊等無(wú)線(xiàn)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），在電源供應部分，可提供氧化銀電池（SR系列）、隔離DC-DC轉換器模塊（NXJ1/NXJ2系列）、隔離門(mén)驅動(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，還可以檢測內部零件的異常發(fā)熱。在護理和醫療領(lǐng)域備受關(guān)注的皮膚貼片包括腫瘤磁場(chǎng)治療儀極片，以及用于監測心電圖（ECG）、皮膚電反應（GSR）和血氧飽和度（SpO2）等類(lèi)型。熱敏電阻不僅可以檢測體溫，還可以檢測微型計算機和電源的異常發(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(guò)72小時(shí)）。
Murata 可用于皮膚貼片的產(chǎn)品陣容也相當多，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（標準型），還有提供可追溯性的 RFID 標簽（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(shí)現PTC熱敏電阻的世界初次量產(chǎn)，并持續積聚經(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(lèi)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，其結構設計帶來(lái)高可靠性，目前已經(jīng)擁有市場(chǎng)居首占有率與豐富的應用經(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(guò)溫保護，PRG系列則用于過(guò)流保護。Murata并可協(xié)助客戶(hù)進(jìn)行技術(shù)支持，包括電路優(yōu)化與熱設計。
用于溫度檢知的NCU/NCP系列擁有產(chǎn)品線(xiàn)豐富、產(chǎn)能充足、質(zhì)量穩定的優(yōu)勢，并取得安全標準認證（UL1434，檔案號E137188）。在血糖儀應用中，NTC熱敏電阻可用來(lái)對“環(huán)境溫度”進(jìn)行傳感，通過(guò)在試紙與儀器的接口附近加熱敏電阻，來(lái)間接地實(shí)時(shí)檢測滴在反應槽端的血液溫度，其精度受試紙的構造及材料影響，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，對電池模塊的運作時(shí)間的溫度檢測相當重視。另一方面，用于過(guò)流保護的PRG系列則在過(guò)電流情況下，可在阻值上升之后，使回路回歸正常狀態(tài)，可當作血糖儀的自復保險絲。
醫療用的低功耗AMR傳感器與時(shí)鐘器件
在CGM應用中，可以使用AMR傳感器（磁性開(kāi)關(guān)）來(lái)執行設備喚醒功能，也就是當用戶(hù)打開(kāi)密封包裝時(shí)，可通過(guò)AMR開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)BLE功能。Murata的AMR傳感器MRMS534R具有低功耗，可在低電壓下運作，且尺寸相當小巧。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）下運行，感應角度窄，因此作為開(kāi)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設備適配更低的電壓系統，籍此更換更小型紐扣電池，從而幫助CGM達到小型化的需求。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(zhuān)屬的晶振技術(shù)，采用金屬蓋、樹(shù)脂封裝、芯片、平板陶瓷底座的結構，有別于傳統晶振采用金屬或陶瓷蓋、金屬封裝、芯片、凹槽陶瓷底座的結構，具有更高的精度與穩定性。
在比對回流焊后頻率變化的對比時(shí)，XRCGB-F1S/F2P系列晶體在多種標稱(chēng)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），相當地穩定，適用于多種無(wú)線(xiàn)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)行頻率補償，并具有成本合理的封裝設計與穩定供應的優(yōu)勢。Murata 并提供免費的增值匹配服務(wù)來(lái)搭配低功耗藍牙解決方案，在 Murata 建議條件下與初始條件的功耗，將可降低約 15% 的 μAsec。
結語(yǔ)
隨著(zhù)高精度與低功耗技術(shù)的持續發(fā)展，醫療保健產(chǎn)品正朝著(zhù)更加智能、便捷且節省能源的方向邁進(jìn)。這些創(chuàng )新解決方案不僅能夠提供準確的健康數據，還大幅降低能耗，延長(cháng)設備的使用壽命，滿(mǎn)足了患者和醫療機構對于有效健康管理的需求。從個(gè)性化健康監測到遠程醫療的推行，這些技術(shù)正逐步改變我們的醫療模式，提升了患者的生活質(zhì)量和醫療服務(wù)的效率。Murata 在醫療保健相關(guān)解決方案的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上擁有豐富的經(jīng)驗，也能提供完整的產(chǎn)品線(xiàn)，將是您搶占醫療保健應用市場(chǎng)的理想合作伙伴。
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