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        醫療電子的技術挑戰

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        作者:王瑩 時間:2013-11-27 來源:電子產品世界 收藏

          需要注意的另外一件事情是,接口人類需求所需要的電路系統既可歸入高頻類,也可分入高精密應用類。高精密應用有時在實現上可使用低成本的數字工藝和電路技術,但這些需要在開發超大規模復雜電路上予以投入,以減輕工藝上所帶來的噪音和電壓不精確等負面影響。因此,要在性能最優和成本最低方面做到優化,通常情況下,純粹的解決方案就可獲得最佳的效果。這可以在集成電路級上實現,有時,如果將數種集成電路技術(模擬和數字)集成到同一個組件之內,也可以在MCM(多芯片模塊)上實現。這對于高頻應用而言同樣正確。通常,這些會涉及到低噪聲、高帶寬放大器。從SoC的觀點來看,在實現上存在難度;但如果從ASSP的角度來看的話,高頻應用的模擬電路是可以開發出來的,因為在此情況下,各種模擬功能變成了使系統為消費者、患者以及醫療機構工作“必須要有”(must have)的電路。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/192726.htm

          總之,醫療設備與IC硬件都在以加速度擴張來滿足市場需要,Exar致力于提供模擬解決方案,結合數字電路,豐富人類體驗!

          可穿戴產品對的挑戰

          Silicon Labs公司微控制器產品市場總監Daniel Cooley談到,要創造出能成功地滿足所有這些挑戰的可穿戴計算設備,需要開發人員考慮以下設備特性和功能。

          為了以經濟的價格來提供這些產品特性,便攜式醫療設備、健康和健身追蹤器的開發人員必須在設計中將分立式元器件的數量降至最低,以降低系統成本。半導體供應商也承擔了提供功能豐富的嵌入式控制解決方案的任務,要在嚴格的功耗和成本預算內實現性能和可靠性的提升。這些便攜式醫療設備的設計核心正是節能型的微控制器(),如Silicon Labs基于ARM技術的EFM32 Gecko ,它在超低供電電流下可帶來優異的處理性能。

          像所有的便攜式電池供電設備一樣,個人醫療設備和可穿戴活動監測器需要極致的能效來使電池壽命最大化。一些設備使用可充電電池,而其他的產品則設計為使用高性價比的用戶可置換的鋰離子或AAA電池即可運行數周或數月。例如Silicon Labs的 EFM32 Gecko MCU就是這類電池供電便攜式應用的理想選擇,因為它們在所有能耗模式下都提供行業領先的能效。

          易用性也是便攜式醫療/健康追蹤器產品的根本要求,因為它可減少由操作員失誤所致的測量錯誤。這類用戶友好型設備應該要求最簡易的用戶交互,以實現正常的操作、一種簡單化的用戶輸入(例如更少的按鈕和流暢的軟件菜單)和大型容易查看的顯示(如帶背光的大型液晶顯示器)。為了支持這些功能,MCU必須提供現場可編程非易失性存儲器(通常為系統內可編程閃存),以及靈活的I/O配置來充分利用有限的管腳。

          個人醫療市場廣泛使用了通用串行總線(USB)接口,來支持標準化的數據和信息傳輸,而不受限于哪家設備制造商。個人醫療設備制造商可從各種各樣的、帶片上USB控制器的8位和32位MCU中選擇,也可考慮各種單芯片、“即插即用”橋接解決方案,它們支持從USB轉接到UART、從USB轉接到SMBus和I2C、甚至從USB轉接到I2S(使終端產品能夠容易地添加音頻功能)。USB橋接極大地簡化了USB在個人醫療設備設計的實現流程。橋接芯片通常用所有必需的USB軟件實現了預編程,消除了開發人員必須具有很深的專業知識來實現復雜的USB規范這一局限。

          數據的無線傳輸將使個人醫療、保健和健身應用的連接變得更容易和更方便。RF發射器和接收器與MCU協同一致工作,能為多樣化的便攜式/可穿戴設備應用提供無線連接。此外,無線MCU——如Silicon Labs基于ARM的 Ember ZigBee SoC這樣的單芯片器件,集成了一個MCU內核并帶一個RF收發器——現在就能廣泛地提供給醫療/健康追蹤器的開發人員。無論使用何種連接方式或系統架構,通信協議棧在MCU中將需要更多的代碼空間。因此,在更小占位面積的器件中具有更大的內存將是日益增長的需求。

          助聽器剛剛興起

          安森美半導體消費類健康產品線高級經理Jakob Nielsen說,對于中國本土企業的特點,以助聽器為例,當前中國市場對聽力方案的需求剛剛興起(例如為數眾多的較小公司目前正推廣多種多樣的助聽器方案,同時也在開發具有更多功能及優勢的下一代助聽器)。此外,有些公司專注于因應人工耳蝸需求,這些人工耳蝸通常旨在用于患有嚴重聽力障礙的兒童。中國本土的助聽器制造商可以采用像安森美半導體這樣領先半導體供應商提供的先進預配置DSP系統,快速地從設計轉向生產,加快產品上市,在市場競爭中占有利位置。

          嚴苛環境對的挑戰

          為鄉村診所制造診斷和監控設備的設計工程師面對開發用于嚴苛環境中的產品的挑戰,比如極端的溫度和非傳統震動、振動。這些情況通常在醫院設置環境中并不存在。

          在設計耐受嚴苛條件的設備時,醫療系統互連產品的選擇是一個關鍵的考慮事項。領先的互連產品制造商采取的一個方法是堆疊具有極低側高(0.7mm高)的PCB板對板,具有窄的占位面積(2.5mm寬),這樣的互連產品通常具有高保持力、雙觸點系統,提供強大的電氣信號完整性鎖定。

          領先的互連產品供應商提供的堆疊材料是額定溫度高達260℃的高溫LCP塑料,并且鍍有閃亮的金層(最小4µ”),這是用于嚴苛環境的最好的信號觸點鍍層材料。另一個關鍵的互連特性是小間距,范圍為0.2mm。

          由于醫療設備設計人員需要在更薄、更小的空間中裝入越來越多的功能,具備這些特性的連接器至關重要,因而連接器密度和熱管理成為挑戰。

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