Rynek półprzewodników stosowanych w sprzęcie medycznym czekają lata dwucyfrowego wzrostu

Sprzedaż elektronicznego sprzętu medycznego w 2014 r. wzrośnie, według IC Insights, o 8%, do 50,9 mld dol., po 3-procentowym wzroście w roku 2013. Sprzedaż półprzewodników przeznaczonych na rynek medyczny zwiększy się w 2014 r. o 12%, do 4,9 mld dol., po 7-procentowym wzroście w 2013 r., kiedy jego wartość wyniosła 4,4 mld dol. IC Insights prognozuje, że w latach 2012-2017 średnie roczne tempo wzrostu sprzedaży elektroniki medycznej na świecie utrzyma się na poziomie 7,3%, a wartość rynku w 2017 r. przekroczy 65 mld dol. Dostawy półprzewodników do sprzętu medycznego w 2017 r. mają wynieść 6,8 mld dol., przy średnim wzroście rocznym 10,5%.

W nadchodzących latach rozwój urządzeń medycznych będzie następował dzięki sprzedaży średniej klasy aparatury diagnostycznej i urządzeń do obrazowania na rynkach w Chinach i innych krajach rozwijających się. Obserwowany jest także szybki wzrost w segmencie bezprzewodowych mobilnych systemów medycznych do zdalnego monitorowania pacjentów, dzięki którym można skrócić czas ich pobytu w szpitalu. Zdaniem analityków IC Insights, w 2014 r. dochody ze sprzedaży bezprzewodowych mobilnych systemów medycznych oraz powiązanych z nimi urządzeń do monitorowania kondycji fizycznej organizmu podczas wykonywania ćwiczeń (fitness trackers) wyniosą niemal 1,9 mld dol., o 53% więcej w porównaniu do 2013 r., kiedy wzrost ten wyniósł 27%.

Sprzęt przenośny lub zintegrowany

Tendencja rozwojowa w obrębie aparatury medycznej o zastosowaniu w szpitalach, klinikach i gabinetach lekarskich idzie obecnie w dwóch kierunkach. Urządzenia te muszą spełniać wymogi obniżania kosztów i upowszechniania dostępności usług zdrowotnych w krajach biednych i rozwijających się. Według IC Insights jednym z trendów jest tworzenie niewielkich i niedrogich systemów do diagnostyki medycznej, tak aby sprzęt mógł się znaleźć w salach szpitalnych, w klinikach i gabinetach lekarskich, w odróżnieniu od specjalistycznych pracowni diagnostycznych w szpitalach i centrach obrazowania. Rozwój czujników półprzewodnikowych - często złożonych z układów MEMS - układów bezprzewodowych, mikroprocesorowych układów typu SoC sprawia, że powstają nowe rodzaje przenośnych urządzeń medycznych, służących do monitorowania stanu zdrowia pacjentów, w tym osób starszych, w ich domach, które umożliwiają przesyłanie informacji lekarzom i szpitalom przez Internet lub przy użyciu telefonów komórkowych.

Drugim trendem wskazanym w opracowaniu IC Insights jest tworzenie większych i bardziej zintegrowanych systemów, które są drogie, ale mogą okazać się pomocne w obniżeniu kosztów leczenia dzięki wczesnej wykrywalności raka i innych chorób oraz umożliwieniu zabiegów mniej inwazyjnych, co znajdzie przełożenie na szybszy powrót pacjentów do zdrowia i ich krótszy pobyt w szpitalu. Do technologii poszukiwanych przez część szpitali na rynkach krajów wysokorozwiniętych należą m.in. systemy do zabiegów operacyjnych wspomagane komputerowo, roboty chirurgiczne oraz automatyka sal operacyjnych.

Układy z USA

Wykorzystanie najnowszej technologii w diagnostyce medycznej, w tym w obrazowaniu i wizualizacjach, tomografii komputerowej czy scyntygrafii, pozwala na badanie konkretnych organów, ich uszkodzeń, schorzeń czy zmian patologicznych. W ramach tych technik wykonywane są m.in. zdjęcia warstwowe organizmu, powstają obrazy w najrozmaitszych przekrojach z naświetlaniem z różnych kierunków, co jest możliwe dzięki miniaturyzacji lamp generujących promieniowanie, jego detektorów i rozmieszenia ich w aparaturze obracającej się wokół pacjenta.
Tworzenie zdjęć, bądź wyświetlanie obrazów na ekranach w czasie rzeczywistym wymaga zaawansowanej obróbki graficznej, a więc i dużej wydajności obliczeniowej. W celu akceleracji obliczeń obrazowania medycznego i tworzenia obrazu powszechnie stosowane są procesory GPU. Urządzenia stosowane w tych celach w medycynie mogą zawierać dostarczane przez Nvidię układy GPU Tesla, bazujące na architekturze CUDA, umożliwiającej wykorzystanie mocy obliczeniowej w sposób bardziej wydajny niż w tradycyjnych, sekwencyjnych procesorach ogólnego przeznaczenia. W tomografii komputerowej stosowane są przykładowo procesory Tesla 8-series (C870) i 10-series (C1060), zawierające odpowiednio po 128 lub 240 rdzeni.

Procesory innych firm używane przy obliczeniach o dużej wydajności to choćby czterordzeniowy układ Intela Core 2 Extreme stosowany przy tworzeniu obrazów w rezonansie magnetycznym, czy wykorzystywany w tomografii komputerowej system AMD zawierający do 256 dwurdzeniowych układów CPU Operton 250.

W diagnostyce obrazowej niezbędne są m.in. także szybkie przetworniki analogowo-cyfrowe o dużej rozdzielczości. Oferują je tacy dostawcy, jak STMicroelectronics, Linear Technology, Analog Devices czy Texas Instruments. Ta ostatnia firma ma w ofercie m.in. układ ADC5263, 16-bitowy, czterokanałowy przetwornik o częstotliwości próbkowania 100-MSPS do systemów obrazowania medycznego wysokiej klasy. Jego niewielkie rozmiary (9 x 9mm) i mały pobór mocy czynią go odpowiednim do zastosowania w kompaktowej aparaturze diagnostycznej o dużej rozdzielczości.

Zróżnicowanie rynków

Prognoza wzrostu rynku półprzewodników do urządzeń medycznych w mld dolarów (źródło: IC Insights)

Rynek urządzeń do obrazowania medycznego w 2012 r. miał wartość 24,4 mld dol., a w 2019 r. osiągnie wartość 35,6 mld dol., rosnąc w średniorocznym tempie 5,4%, wynika z raportu opublikowanego w listopadzie 2013 r. przez firmę analityczną Transparency Market Research. Ogólnie obrazowanie medyczne obejmuje zdjęcia rentgenowskie, badania przy użyciu ultradźwięków, tomografię komputerową, rezonans magnetyczny i scyntygrafię. Ze względu na zdolność do diagnozowania dużej liczby chorób w stosunkowo krótkim czasie największe znaczenie w tym obszarze zyskały skanery do tomografii komputerowej oraz urządzenia do scyntygrafii, a ich rynki były w 2012 r. szacowane na odpowiednio 4,4 mld dol. oraz 1,5 mld dol.

Wśród największych dostawców tego typu aparatury plasują się GE Healthcare, Toshiba, Philips, Shimadzu Corporation, Siemens, Samsung Medison i Hitachi Medical. Na pierwsze z trzech wymienionych firm przypada około 50 obrotów w skali globalnej.

Mieszkańcy krajów wysokorozwiniętych, tj. głównie USA, Europy i Japonii, stanowią około 18% ludności na świecie, ale przypada na nich prawie 80% łącznych wydatków na półprzewodniki stosowane w opiece zdrowotnej, tj. w 2012 r. 5,3 mld dol., podczas gdy w krajach biednych i rozwijających się wydano 1,4 mld dol. Wprawdzie społeczeństwa krajów rozwijających się jak i wysokorozwiniętych się starzeją, jednak ciągle rosnące zapotrzebowanie na usługi medyczne nie znajduje bezpośredniego przełożenia na rynki urządzeń, które w ostatnich latach przeżywają trudności, podsumował IC Insights.

Zdecydowanie najlepsze perspektywy ma przed sobą rynek chiński, gdzie od kilku lat sprzedaż urządzeń rośnie w szybkim tempie. Chiny realizują ambitne plany modernizacji ośrodków podstawowej opieki zdrowotnej, szpitali, ogólnej infrastruktury medycznej oraz placówek w obszarach wiejskich. IC Insights prognozuje inwestycje Państwa Środka w infrastrukturę opieki zdrowotnej w tej dekadzie na 63,5 mld dol. Sprzedaż urządzeń medycznych w Chinach ma w ciągu najbliższych czterech lat więcej niż podwoić się, osiągając w 2017 r. 10% globalnego rynku tych urządzeń.

Marcin Tronowicz