数智医疗,万物互联 - TE解决方案助力医疗物联网生态

  
导读：2000年，物联网行业以“端到端”的形式逐渐兴起。随着近年来基础建设的完善和技术成本的降低，物联网已经作为一种高效、集约化、标准化的解决方案渗透进了各行各业。在医疗健康领域，物联网技术的应用也扮演了重要的角色。快速发展的浪潮之中，挑战无处不在。如何利用适合的解决方案更好地融入物联网，也成为了传统制造商的关键议题。
 
 
从“物联网”到“智慧医疗”
1999年，麻省理工学院的Ashton教授最早提出了“物联网”概念，早期仅指依托射频识别技术和设备，按约定的通信协议与互联网结合，使物品信息实现智能化管理。如今，这一概念已经拓展到了通过互联网相互连接的物理事务网络，涵盖了感知、传输与智能处理的硬件设备和软件技术，包括传感器、控制器、先进信息通信、云计算、可穿戴设备等等。随着针对不同需求和对象的嵌入式设备种类日益丰富，物联网应用已经进入了人们生产生活的各个环节，由此产生的市场也相当巨大。
 
细分到医疗领域，物联网中的“物”涵盖医疗对象，包括病人、医生、护士、医疗器械、医疗成本以及医疗信息等；而“联”和“网”则更偏重利用复杂的互联网技术来简化医疗流程，实现全过程的标准化，注重医疗对象的自动化、可视化、数字化和智能化管理，以达到全面提高医疗质量和安全性的目的。可见，医疗物联网并不仅仅局限于物物互联、信息共享，当前更重要的是通过信息化的手段实现整个系统的精细化、高效化运转，缓解与日俱增的医疗压力，提升医疗服务的可及性、安全性以及医疗体验。
 
经过多年的发展，各国也出现了众多针对特定需求和应用场景的解决方案，比如英特尔公司开发的用于家庭护理的无线传感器网络系统，通过将传感器嵌入鞋、家具以及家用电器中，助力老年人和残障人士独立地进行家庭生活，并在必要时由医务人员或社会工作者进行帮助。欧盟框架下由多家研究机构共同开发的腕式远程医疗监护装置，可连续采集并评估多个关键生理参数，智能辅助及时发现紧急情况，并利用蜂窝网连接到医学中心管理。意法半导体与Mayo医疗中心合作开发的慢性心血管疾病远程监测平台。可提供完整的非烦扰式监测解决方案，近乎静默地监测个人的特定临床信息和生理参数并提供治疗选择。种类之多，不胜枚举。
 
我国医疗健康行业中物联网的应用主要体现在医疗服务、医药产品管理、医疗器械管理、血液管理、远程医疗与远程教育等多个方面，但多数仍处于发展初期。近年来，随着5G通讯和人工智能等先进技术的快速发展，基于医疗物联网的智慧医疗体系也在我国进入了高速增长期。据《2020智慧医疗发展研究报告》统计，经历了2020年的疫情，我国智慧医疗行业的投资规模已突破千亿，达到1049亿元，2021年则达到1259亿元。政策层面上，2020年以来，智慧医疗，医疗体系信息化、智能化，以及卫生健康行业网等关键词频繁出现在政策和规划中，足以体现国家的重视，也反映出了我国新医疗体制改革环境下，对物联网技术的迫切需求。
 
在此背景之下，百度、腾讯、阿里等国内IT巨头扎堆进军智慧医疗领域，传统的医疗设备制造商也迎来了新的挑战，但同时也是前所未有的、巨大的增长点。广阔的市场空间吸引着越来越多创投资金的不断涌入。
 
泰科电子TE Connectivity亮相IOTE^® 2023
本月17-19日，IOTE^® 2023第十九届国际物联网展•上海站于上海世博展览馆成功举办，该展由物联传媒创办于2009年，至今已举办十四年，是全球首个专业的物联网展会，同时也已成为国内物联网产业发展的风向标。医疗行业的物联网应也是本届展会的重点议题之一。作为在传感器、连接器领域拥有70余年经验的供应商，泰科电子TE Connectivity携最新产品参加了本次展会。
   
TE的解决方案广泛应用于电动汽车、航空航天、数字化工厂和智能家居领域，每年制造的产品数量达到了2,360亿件，医疗护理领域也是其重要的业务之一。过去两年中，TE先后收购了知名的物联网天线公司，Larid外置天线的部分和Linx天线，目前已整合为TE的应用解决方案。
   
泰科电子TE Connectivity数据与终端设备事业部IoT亚太区销售负责人许世玮先生在主题演讲中提到，不管是从成本的角度，还是从能源环境或者生产效率的角度，物联网都可以起到非常大的作用。未来的趋势必将来自于解决现存的问题。站在用户的角度来看，现在的需求是非常复杂的。这也导致了很多的应用体验和成效并不明显。同时，相比于欧美市场，亚太市场的采用率相当之低，虽然近年来亚太市场的增长非常快，尤其是国内，但整体上还存在巨大的差距。
   
“从硬件的部分来看，控制、传感和联网是三大功能核心，可以把控制器作为一个核心大脑，传感器将收集到的数据转化成数字之后，传回到云端，通过算法得到结果，分析之后再交由控制器做出一系列的反应。传感层可能需要一定程度的定制化，但控制的本身可以做到较高程度的标准化。我们发现在联网部分，站在终端的角度看存在着非常多的挑战。而我们要做的是在这样的市场中高效地理解用户的反馈，并通过良好的商业模式将解决问题的能力传递到终端，更好地推动整个生态系统的发展。” 许世玮先生介绍说。
 
万物皆互联——医疗物联网设备小型化趋势下的设计解决方案
回到硬件的层面，随着5G技术的普及，医疗服务向个体的下沉衍生了医疗设备的小型化趋势，比如各类可穿戴设备、移动医疗设备等等，这也是传统设备厂商所面临的关键挑战之一。
 
在连接器的层面上，TE提供了丰富的连接器选项，以FPC连接器为例，也就是柔性印刷电路板连接器。在整体趋向小型化的环境下，设备需要更小的PCB板，FPC可以帮助用户解决非常重要的空间利用问题。不仅能节省空间，还能针对小型布线区域提供解决方案——可以将PCB板装入更小的腔体中。同时FPC也有助于实现自动化，支持开展大规模生产。此外，TE所提供的FPC还具有重量轻、倾斜插入、双触点等非常适合小型化设计的特点。
 
另一个很好的例子是USB Type-C连接器，目前已广泛用作许多设备的当前接口和下一代接口，这种连接器支持高功率和高传输速率，其结构坚固，接口配接可翻转，是日常使用场景中较为友好的接口，支持着许多应用。TE拥有广泛的USB Type-C连接器产品组合。覆盖普通的高性价比产品、防溅等级产品、IPX8级防水产品，以及具有增强的电路板固定功能的产品，能够在严苛环境中表现出更好的性能。除此之外，TE还提供了弹簧夹和超小间距板对板连接器等多样的选项，能够在各种“刁钻”的场景中满足不同的应用需求。
 
通常而言，物联网设备大多需要搭载多种无线技术。这也给制造商带来了另一项挑战，因为要满足一定的环境要求，如防水或耐受高温、冲击和振动，为设备提供可靠、无缝的连接，同时做到坚固耐用、轻量化小型化、延长电池使用寿命以及保障高性能等要求。在实际产品的设计过程中，天线的选择常常被忽略，却成为了众多产品后期更改设计、成本增加，最终延迟上市的诸多问题。在物联网设备中，辐射元件不只有天线。或者可以说，整个设备就是天线。印刷电路板、元件、甚至外壳都是天线的一部分，而设备的最终性能则取决于所有这些元件的选择及其设计方面的考虑。TE为用户提供了评估板，可以在TE官网上进行申请。以便在设计的早期阶段进行性能研究，了解某种天线在某种PCB尺寸上的性能。
 
针对小型化方案，TE推出了另一项天线技术——MetaSpan。不同于传统的天线设计，它将天线元件分为了左和右两部分，也就是左右两侧。这种来源于超材料的设计的优势在于，它使用电容耦合和电感负载，因而更容易在低频率下获得更宽频带和更高效率。因此，右手模式和左手模式的组合创造了天线的宽频带响应。以TE最小的5G天线为例，它涵盖了从600兆赫兹到7000兆赫兹的所有频段。即使在较低的频率上，这种紧凑型天线也具有相当好的性能。另外我们采用了激光直接成型（LDS），得益于此，我们可以利用设备的外壳，在用户的PCB已完全没有空间时，仍可利用外壳，通过LDS技术创建严谨的天线结构。而且，LDS和MetaSpan的搭配能够进一步节省空间，同时LDS可以有选择地进行重复的三维布图，有助于节约成本，加快产品的上市。
 
相较于硬件的设计，产品的认证则是上市前的另一道“龙门”。一般来说，带有天线的终端设备需要通过辐射发射测试、传导发射测试以及射频暴露测试的监管认证。一台物联网终端设备通常集成了一个或多个无线模块与其他功能，如天线、处理器和软件、特定应用传感器、电源和电源管理、硬件接口等。以FCC为例，美国市场上的无线模块均经过该批准。在许多情况下，大约85%的FCC批准测试在模块认证时就已在模块层面完成，只有约15%的测试可能需要在终端设备层面完成。因此，应当充分利用模块层面的认证批准，以简化终端设备认证过程。在后续的行业标准认证和运营商认证中，也应当尽可能地如此。TE能够在这方面为用户提供完备的咨询、测试和支持，并利用自身对监管要求和行业技术标准的深刻理解，帮助用户优化产品设计，满足不同地区的不同要求，确保终端设备通过各级别的认证。
   
供应商 vs 服务商
作为医疗物联网生态中至关重要的一环，TE也希望为更多的终端和用户提供能够直击痛点的解决方案。正如许世玮先生所提到的：“我们更希望被认为是一家服务商，而非单纯的元器件供应商。同时，TE希望也透过策略性的投资，增加服务更广泛客户的可能性。”