国内外医用LED的产业调研及展望

2013-11-19黄瑞敏刘敏榕黄智锋

中国医疗设备 2013年7期

黄瑞敏，刘敏榕，黄智锋

1.福建中医药大学 a.图书馆，b.药学院，福建福州 350122；2.福州大学图书馆，福建福州 350122；

0 前言

随着半导体工艺的快速发展，节能、环保的新型发光二极管（Light Emitting Diode，LED）备受关注。发光二极管属于半导体固体发光器件，具有使用寿命长、能耗低、体积小、光电转换效率高、光谱覆盖面广等优点[1]。目前，半导体发光技术已广泛应用于信号指示、装饰照明、液晶背光、通信等领域。随着国家对医疗卫生及国民健康的关注与投入的加大，医疗器械行业飞速发展，各种结合医疗技术的LED产品已被广泛应用。本研究通过调研国内外医用LED产业并对其现状进行分析，为国内相关生产、销售企业提供产品发展建议。

1 资料来源与方法

通过拟定的相关主题词，检索了由国家食品药品监督管理局主管的中国医疗器械信息网（截至2012年7月30日数据）上刊登的有关国内外医用LED相关企业的资料，并访问该企业网站，查阅原始文献，剔除重复报道，采用文献计量学方法，分析国内外医用LED产业现状。

2 结果与分析

2.1 国内医用LED产业现状

中国半导体照明产业已经初步形成了珠江三角洲、长江三角洲、东南沿海地区、北方地区4大区域，且每一区域都初步形成了比较完整的产业链。此次调研查询的全国范围内生产、经营医用LED及其相关产品的企业或厂家（包括台湾）共103家。这些企业或厂家主要分布在江苏、广东、上海、北京、湖北、山东等地区。其中江苏省24家（占23%）企业，广东省14家（占14%）企业，上海市11家（占11%）企业，北京市、湖北省和山东省各有9家（各占9%）企业，台湾地区已经成为全球重要的LED生产基地。国内医用LED企业区域分析，见图1。

图1 国内医用LED企业区域分析

国内医用LED相关产品类别分析，见图2。从图中可以看出，在国内各大生产医用LED相关产品的企业中，LED手术无影灯（37家，占32%）以及医用LED观片灯（22家，占19%）受到大多数企业的青睐；此外，LED光固化灯（13家，占11%）、LED头灯（12家，占10%）、LED光动力治疗仪(11家，占10%）也占据了市场上医用LED相关产品的较大份额。

2.2 国外医用LED产业现状

目前全球形成了以美国、亚洲、欧洲为主导的三足鼎立的产业格局[2]，欧洲、美国的企业拥有LED的核心技术和专利。此次调研查询的国外生产、经营医用LED及其相关产品的企业或厂家共68家，总体上，呈现出以日、美、德为产业龙头，中国台湾、韩国紧随其后，中国大陆、马来西亚等国家和地区积极跟进的梯队分布。

这些企业或厂家主要分布在美国和德国。其中美国20家（占30%）企业、德国18家（占27%）企业，两个国家合起来生产或经营的医用LED及其相关产品占全球总量的50%以上。如果从欧洲各国和美国两大区域来看，欧洲各国共有38家（占56%）企业，美国则有20家（占29%）企业，可见医用LED及其相关产品的生产和经营企业或厂家主要集中在欧洲各国以及美国，欧美集中了全球范围内生产医用LED相关产品的主力。

国外医用LED生产商区域分析，见图3；国外医用LED生产区域分析，见图4；国外医用LED相关产品类别分析，见图5。

从图中可以看出，在国外各大生产医用LED相关产品的企业中，LED手术无影灯（12家，占16%）、LED光固化灯（12家，占16%）及LED头灯（11家，占15%）受到绝大多数企业的青睐。另外，国外医用LED的其他产品，如手术显微镜、生化分析仪、压力治疗设备等，多采用LED作为医用显示屏或医用冷光源；而国内同类产品则多采用液晶显示屏（LCD），较少使用LED。

图5 国外医用LED相关产品类别分析

2.3 美国《科学引文索引》（SCI）上使用的国外医用LED企业产品

SCI作为世界三大检索工具之一[3]，是评价科研成果的重要工具，其上发表的论文所用的科学研究仪器先进性高、质量一流。为了更好地了解当下科研人员所使用的医用LED产品情况，本次调研通过检索SCI所发表的论文中用到的医用LED产品，结果查到9家公司的产品在SCI论文中有涉及。

该数据库涉及的国外医用LED企业产品中多见医用LED头灯、LED红蓝光治疗仪以及LED光固化灯。其中美国Orascoptic光学仪器公司专注于医用LED头灯以及牙科小型放大镜的研究，近年发表了SCI相关论文2篇，英国Daray Lighting Ltd公司则专注于医用LED牙科多用灯的研制，发表了SCI相关论文3篇；英国的Photo Therapeutics公司则专注于LED在光源医疗和美容应用等方面的研制，发表了SCI相关论文29篇；德国Heine Optotechnik GmbH公司专注于医用LED红蓝光动力治疗仪的研制，并在儿科眼镜领域颇有造诣，发表了SCI相关论文5篇。由此可见，以上这些仪器生产商的产品质量为世界所认同。

2.4 医用LED产业分析

2.4.1 医用照明领域

调研结果显示，目前各大医院使用的手术灯光源多为氙气灯和金属卤素灯，它们都属于气体放电灯，需要万伏以上高压放电，启动电磁干扰大，氙气的光效低，金属卤素灯平均寿命短。此外，金属卤素灯在照明中产热高，容易造成手术室内气体乱流，使无菌条件发生改变，影响无菌级别[4]。随着制造工艺和技术水平的不断提高，单个LED发光功率不断地得到提高，进而使设计的光源光能输出更大，从而可减少LED的使用个数，使手术灯结构更小型化。在国内各大生产医用LED相关产品企业的调研中，医用LED[5-8]手术无影灯占市场1/3（32%）的份额，市场潜力大是其最大的优势。调研结果显示，LED手术无影灯的价格比目前广泛使用的卤素灯要贵20%～30%，但LED手术无影灯在光照度以及聚焦方面有欠缺，难与卤素灯比肩；且LED光源与氙气光源相比，并不接近自然光源，容易造成医生眼部的疲劳；此外，LED光源还具有色彩不纯，颜色不够真实等缺点。

调研结果显示，国内生产LED无影灯较出名的公司有：深圳迈瑞电子有限公司、北京谊安医疗系统股份有限公司、上海汇丰医疗器械有限公司、重庆邦桥科技有限公司、台湾鼎众医疗等；国外方面，英国Daray Lighting Ltd、德国EMA-LED GmbH等公司专注生产包括LED无影灯在内的手术室医疗用灯具。有文献报道，近年来，野战型LED无影灯的研制也如火如荼地进行着，如光伏型野战LED无影灯、野外太阳能LED无影灯，它们都具有发光效率高、发热量低、热辐射极少、耗电量小、使用时间长，耐震动、抗冲击能力强，结构轻巧，组合简单，便于战时、野外携行等优良特点，广泛适用于野战后勤保障[9-11]。此外，还可根据手术要求，将LED无影灯设计成任意所需的形状，以更好地满足各种外科手术的要求，克服传统手术灯（整体反射型）回转型旋转曲线设计的局限[12]。

2.4.2 医用诊断领域

LED光源应用于医疗诊断的产品主要包括医用头灯和医用LED观片灯。医用头灯常用于医院门诊、口腔科、耳鼻喉科、普外科、眼科、整形外科和血管外科等各种检查和手术的场合，具有携带方便、定向照明效果优良等优点，为精细手术、深部手术提供了极大方便。LED观片灯能极大的提升医学影像照片观察装置的品质，对保证医学影像诊断质量具有重要价值。目前LED观片灯采用最先进的LED固态照明技术及背光源技术，使光分布均匀、无暗区、无频闪、色温稳定，使屏幕更加明亮、柔和。杨祺[13]等为医学影像诊断研制了高效节能LED医用观片灯，结果显示超高亮的LED医学观片灯不仅高效节能，且能提高医生诊断疾病能力，必将广泛应用于医用诊断领域。国内生产医用LED观片灯和医用头灯技术领先的公司有长沙锦德电子科技有限公司及常州欣佳盟自动化设备有限公司。国外方面，美国Orascoptic光学仪器公司专业生产医用LED头灯，德国Heine Optotechnik GmbH公司专业生产医用LED观片灯。

2.4.3 医用治疗领域

近年来LED光疗法在医学上的研究和应用越来越广泛。目前，LED所能覆盖的波长从紫外到红外都有，典型的波长有 365、380、410、460、500、520、560、590、610、630、650、670、730、880 nm等[14]。现阶段单个LED的光效果已经超过100 Mv，峰值波长越来越稳定，半波带宽更窄，单色性能好，方向性好，覆盖波长范围广，几乎可以找到任意波长的单色LED。

LED在临床无创诊疗中多应用于痤疮、新生儿黄疸等一些皮肤性疾病的治疗。调研发现生产LED光动力治疗仪的企业多集中在湖北省。其中科研院所已使用由武汉光福生物医学工程有限公司以及武汉亚格光电技术有限公司等公司生产的LED产品进行LED红蓝光治疗痤疮的研究，成果已发表多篇论文[15-16]。

通过调研，对国内医用LED市场上医用照明、医用诊断、医用治疗3方面进行分析，国内企业LED的医疗应用以医用照明领域数量最多（占37%），医用诊断领域（占34%）和医用治疗（占29%）领域紧随其后。国内医用LED相关产品应用类别分析，见图6。

图6 国内医用LED相关产品应用类别分析

2.5 国内医用LED市场需求与发展潜力

卫生部《2012年6月份全国医疗服务情况》数据显示，截至2012年6月底，全国医疗卫生机构数达96.0万个，其中：医院2.3万个，基层医疗卫生机构92.3万个，其他机构1.4万个。基层医疗卫生机构中，社区卫生服务中心(站)3.4万个，乡镇卫生院3.7万个，村卫生室66.4万个，诊所（医务室）17.8万个。全国共有三级医院1474个，平均每个医院配备手术室20间，每个手术室必须配备手术无影灯1套，全国三级医院所需的手术无影灯约为29480套（1474×20），若全部更换为LED手术无影灯，按15万元/套的价格计算，三级医院的LED手术无影灯市场需求总量约为44亿元。按照医疗设备更新制度，医用电子设备及光学仪器每8年需更新一次，LED手术无影灯在三级医院每年的市场需求量约为5.5亿元。同样，全国共有二级医院6539个，平均每个医院最低配备手术室8间，按照上述计算方法，全国二级医院所需的手术无影灯约有52312套（6539×8），市场需求总量约为78亿元。LED手术无影灯在二级医院每年的市场需求量约为9.8亿元。由此可见，仅以我国二级以上的医院市场需求量计算，LED手术无影灯每年的需求就高达15.3亿元左右，具有巨大的市场潜力[17]。随着国家对医疗卫生及国民健康的关注与投入的加大，医疗器械行业飞速发展，医疗照明需求日益扩大，LED在医疗设备领域的发展具有广阔的前景。

3 医用LED产业的展望

就国内医用LED应用的情况来看，国内医用LED相关产品多为医用LED手术无影灯、医用LED头灯、医用LED观片灯以及医用LED光动力治疗仪等。LED作为冷光源，在医疗应用中与传统光源相比，具有安全、可靠、体积小、光电转换效率高、寿命长、响应迅速等特点。若能将LED较好地应用于医疗照明、诊断和治疗，不仅可以降低医疗成本，同时又能提高安全性能。通过对国内外医用LED产业的调研，现就国内医用LED产业的发展提出以下几点建议：

（1）尽快研究制定国家医用LED产业政策。尽管国家“十一五”863计划新材料技术领域“半导体照明工程”重大项目中重点课题“LED在医用设备方面的应用”已顺利通过验收，但国内各项扶持文件，均未涉及医用LED产业。卫生行政部门应该结合当下国内现状，借鉴国外经验，制定出有利于医用LED产业发展的科学化政策及法规。

（2）医用LED产业界应从战略高度建立起合作伙伴关系。国内具备实力的光电企业可以引进国外先进技术，对LED产品缺陷进行技术攻关，生产出更为完美的医用LED产品，在转变中发展，在发展中转变，带动整个医疗器械行业飞速发展。我国台湾省产业界有一些好的合作发展经验，例如上下游企业相互持股形成战略合作伙伴关系，工业研究院模式开发新技术等值得产业界借鉴。

（3）集中精力，实现关键技术的突破，形成自主知识产权。欧洲、美国的企业拥有LED的核心技术和专利，国内企业要想赢得国际竞争，必须要不断的创新，抓住产品的自主知识产权，同时加强人才的培养。

随着LED技术的不断发展，未来的医用LED产业将向治疗更加安全、检测更加准确的新型医疗设备发展。另外大功率芯片集成、高无影率与高均匀性、色温的大范围连续可调、光机电热一体化等也将是未来发展的热点，将会掀起一个医疗照明革命的新浪潮。

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[6]周文光,孔悦.一种新型发光二极管手术无影灯的研制[J].中国医疗设备,2009,24(11):17-19.

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