嵌入式系統及其在醫療儀器設備中的應用

嵌入式系統同通用型計算機系統相比具有六大重要特征：

(1)專用性強：嵌入式系統通常是面向特定應用的嵌入式CPU，與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設計的系統中，它通常都具有功耗低、體積小、集成度高等特點，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務集成在芯片內部，從而有利于嵌入式系統設計趨于小型化，移動能力大大增強，與網絡的耦合也越來越緊密；

(2)知識集成度高：嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合后的產物。這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統；

(3)系統內核小：嵌入式系統的硬件和軟件都必須高效率地設計，量體裁衣、去除冗余，力爭在同樣的硅片面積上實現更高的性能，這樣才能在具體應用中對處理器的選擇更具有競爭力；

(4)系統精簡：嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起，一般沒有系統軟件和應用軟件的明顯區分。它的升級換代也是和具體產品同步進行，因此嵌入式系統產品一旦進入市場，便具有較長的生命周期；

(5)高實時性和可靠性：為了提高執行速度和系統可靠性，嵌入式系統中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身中，而不是存儲于磁盤等載體中；

(6)系統開發需要專門的開發工具和環境：嵌入式系統本身不具備自主開發能力，設計完成以后用戶通常不能直接對其中的程序功能進行修改，因此必須有一套開發工具和環境才能進行開發。

嵌入式系統在醫療儀器中的應用

醫療儀器設備的最新發展趨勢

進入2008年，越來越多的利好消息出現在醫療儀器設備領域。近期，德國、澳大利亞都分別明確表示要在兒童醫療和全民醫療領域加大投入。而我國和墨西哥這樣的發展中人口大國也將在2008年繼續其備受世人矚目的醫療改革。這些政府級別的投入將增加全社會對醫療儀器設備的需求。隨著生活水平的不斷提高，人們對于自身健康的關注也提升到一個前所未有的高度。今天，越來越多的高科技手段開始運用到醫療儀器的設計中。心電圖、腦電圖等生理參數檢測設備，各類型的監護儀器、超聲波、X射線成影設備、核磁共振儀器以及各式各樣的物理治療儀都開始在各地醫院廣泛使用。遠程醫療、HIS、病人呼叫中心、數字化醫院等先進理念的出現和應用，使醫院的管理比以往任何時候都更加完善和高效，同時病人享受到更加快捷方便和人性化的服務。
　　
在技術領域，醫療儀器設備則開始呈現向便攜性和網絡化發展的趨勢。可以隨身攜帶的血壓計、血糖儀，可以在家庭或小型社康醫院中使用的呼吸機、心電監護儀必然會有越來越大的市場需求。而網絡化的進一步普及也正在進入醫療儀器設備領域，通過有線或無線技術，醫生可以遠程訪問病人的資料；數字化網絡化的醫療檢測設備使病人不必再攜帶大量的檢測資料奔波在醫院的各個科室甚至是遠隔千里的不同醫院之間，從而節省了就醫者的時間和重復檢測的費用；而網絡化的醫療儀器設備和系統也使遠程醫療變為現實，身在某些不發達地區的重癥患者有可能通過遠程醫療獲得高水平醫生的救治而重獲新生。在我國，由于醫療資源尤其是高端優質醫療資源的缺乏和地區間分布不均衡引起了廣被詬病的“看病難”問題。醫療儀器設備網絡化所帶來的這些益處對解決該問題也有著非常現實的意義。

嵌入式系統在醫療儀器設備中的應用

由于醫療儀器設備固有的自身特點和以上提到的最新發展趨勢的要求，用于醫療儀器設備的技術和系統也應該與這些特點和要求相適應。嵌入式系統應用于醫療儀器設備，符合發展趨勢帶來的要求和變化。
　　
醫療儀器領域大量醫療儀器的應用，如心臟起搏器、放射設備及分析監護設備，都需要嵌入式系統的支持。各種化驗設備，如肌動電流描記器、離散光度化學分析、分光光度計等，都需要使用高性能的、專用化的DSP系統來提高其精度和速度。引入嵌入式系統后，現有的各種監護儀的功能與性能都將得到大幅度的提高。

一般來說，醫療系統都非常龐大，但我們看到的一個趨勢是便攜式、低成本產品漸漸流行。便攜醫療產品可分為兩種：一種是手持產品，如用于患者監控的產品，像測量脈搏、血壓等的產品，醫生可以隨身攜帶；另一種則不一定能夠隨身攜帶，但它們是低成本、簡單的設備，一般用于設備較簡單的醫院。針對便攜化的趨勢，要求醫療電子設備必須具備體積小、功耗低、價格低和易于使用的特點。
　　
在醫療儀器的設計方面，有三個設計策略非常重要：一是采用模塊化設計方法，采用這種方法可以在基本的平臺上設計出不同型號的產品；二是背板設計方法，每個大系統一般都會有背板，上面可以插很多不同的板，它可以使系統的速度很快；三是便攜產品。由于嵌入式系統具有的特點，上述醫療儀器設計策略都可以采用嵌入式系統實現。

在醫療儀器應用中，嵌入式系統的普及率非常高。在設計過程中，根據需要對嵌入式系統重新編程，可避免前端流片(NRE)成本，減少和ASIC相關的訂量，降低芯片多次試制的巨大風險。此外，隨著標準的發展或者當需求出現變化時，還可以在現場更新。而且，設計人員能夠反復使用公共硬件平臺，在一個基本設計基礎上，建立不同的系統，支持各種功能，從而大大降低了生成成本。使產品具有較長的生命周期，可以保護醫療儀器不會太快過時，醫療行業的產品生命周期比較長，因此這一特性非常重要。現代數字醫療儀器設備不但包括診療設備，而且還有數據存儲服務器和接口軟件。嵌入式系統可為醫療儀器設備設計、生產和使用提供先進的技術支持。

嵌入式系統在醫療儀器領域的應用前景

隨著信息技術的發展，數字化產品空前繁榮。嵌入式軟件已經成為數字化產品設計創新和軟件增值的關鍵因素，是未來市場競爭力的重要體現。從醫療儀器領域來看，除了新的傳感檢測技術不斷運用推廣之外，對所采集信息的分析、存儲和顯示也提出了更高的目標。這就要求現代的醫療儀器具備更強大的計算和存儲能力以及更穩定可靠的性能。另外，醫療儀器作為一個特殊的行業，又要求設備能夠達到更高級別的環保要求。如何進一步地智能化、專業化、小型化，同時做到低功耗、零污染，將會是一個無止境的追求過程，這為嵌入式系統在醫療儀器中的應用提供了更廣闊的天地和更高的要求。