醫(yī)療電子技術(shù)降低醫(yī)療保健成本

便攜式醫(yī)療電子技術(shù)的發(fā)展使醫(yī)療保健成本得以降低。電池供電的非植入性(Non-invasive)傳感器具有移動(dòng)性，加上板上存儲(chǔ)器，就能夠捕獲針對(duì)某種病癥的完整數(shù)據(jù)模式。由于IC技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些器件的尺寸越來越小、持續(xù)工作時(shí)間越來越長(zhǎng)，因此更容易在該領(lǐng)域中獲得采用。

病人離開醫(yī)院之后，生活往往恢復(fù)正常。平日里他們應(yīng)該遵照醫(yī)生囑咐呵護(hù)好自己的身體，比如放松心情，提高心率，加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)等等。可是無論什么情況，人們總有遇上極限的時(shí)候。一個(gè)簡(jiǎn)單的病患監(jiān)控設(shè)備可以是一個(gè)讓病患和醫(yī)療服務(wù)提供者雙贏的解決方案，其不但能減少病患到醫(yī)院看病的次數(shù)，還能大大提高每次就醫(yī)看病的價(jià)值。

僅僅在數(shù)年前，傳感器的尺寸還太大，不適用于晝夜連續(xù)監(jiān)控；但隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，其尺寸縮小，單組電池工作時(shí)間不斷延長(zhǎng)。血糖監(jiān)測(cè)儀和注射器屬于最初的成功應(yīng)用案例，最新的進(jìn)展是閉環(huán)測(cè)試以及胰島素管理設(shè)備。這些設(shè)備現(xiàn)已成為I類糖尿病病患每天全日使用的設(shè)備，但這種概念應(yīng)該不限于糖尿病患。

過去5年中，小型電池技術(shù)基本變化不大。而電源設(shè)計(jì)的技巧和IC 技術(shù)的進(jìn)步，卻直接使得這些傳感器工作壽命延長(zhǎng)。這些借助手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)得到實(shí)現(xiàn)的進(jìn)步包括：USB充電、高效DC/DC調(diào)節(jié)器、I/O 標(biāo)準(zhǔn) (I2C、SPI、SDIO等)的采用，以及顯示技術(shù)的改進(jìn)等等。

在醫(yī)療保健行業(yè)，最重要的問題之一是產(chǎn)品何時(shí)能夠面向病患供貨。項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期一般都非常漫長(zhǎng)，常?？缭綌?shù)年之久。雖然并非所有的時(shí)間都用在電氣設(shè)計(jì)階段，但很多時(shí)候電氣設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)往往是公司內(nèi)部團(tuán)隊(duì)中規(guī)模較小的，而化學(xué)、法律和測(cè)試團(tuán)隊(duì)都要大得多。電子產(chǎn)品的一大關(guān)鍵趨勢(shì)是縮短上市時(shí)間，同時(shí)降低風(fēng)險(xiǎn)。所有便攜式產(chǎn)品都需要某種形式的電源，一般是以原電池或可充電電池供電。電池的功率必須經(jīng)過調(diào)節(jié)以滿足下游復(fù)雜傳感器所需，這種設(shè)計(jì)可以延長(zhǎng)電池的壽命，并使功能集獨(dú)立使用。

過去，這種功率調(diào)節(jié)模塊消耗資源和實(shí)際工作功率，占用板上面積。而如今，對(duì)于DC/DC應(yīng)用，一個(gè)簡(jiǎn)單的開關(guān)PWM周圍放置多個(gè)MOSFET的時(shí)代已經(jīng)一去不復(fù)返，不再需要眾多無源器件來增加最低程度的保護(hù)了。我們現(xiàn)在談?wù)摰氖沁^去5年來不斷得到采用的集成式DC/DC 降壓 IC。目前，電子行業(yè)正在快速發(fā)展，包括積極開發(fā)單芯片電源模塊。這些器件與功率更高的電信行業(yè)中的DC/DC模塊不同，是可經(jīng)由大量銷售渠道供貨、帶專門部件編號(hào)的真正模塑封裝IC。

DC/DC模塊集成化，提高效率并降低風(fēng)險(xiǎn)
飛兆半導(dǎo)體的FAN4603 uModule就是這樣的一款I(lǐng)C。其原理見圖1所示。

圖1 飛兆半導(dǎo)體的FAN4603 uModule

集成有FET的基本控制器與輸入/輸出電容以及DC/DC降壓拓?fù)渌璧拈_關(guān)電感共同封裝在單個(gè)模塊中。其前期優(yōu)勢(shì)十分明顯，比如：尺寸減小，庫(kù)存部件只有一個(gè)，設(shè)計(jì)周期相應(yīng)縮短。此外，還有一些技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)。

由于單一模塊中所有有源部件是如此的接近，大電流和高頻路徑得以縮短，從而可降低EMI，而對(duì)于需要復(fù)雜傳感器和人體接口的醫(yī)療設(shè)備行業(yè)來說，低EMI是一個(gè)至關(guān)重要的規(guī)范。將這款模塊的降壓拓?fù)溟_關(guān)頻率提高至6MHz，就能夠集成層疊式電感。由于開關(guān)頻率的提高，電感尺寸得以減小。因?yàn)檫@些電感和電容等無源組件是由實(shí)際PWM和FET設(shè)計(jì)人員所選擇，各項(xiàng)指標(biāo)均經(jīng)過細(xì)調(diào)，在建議的負(fù)載范圍內(nèi)具有理想的互操作性。

這種調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)是模塊的輸出電壓固定，然而可變輸出電壓又會(huì)導(dǎo)致無源元件的匹配不平衡。因而，可以提供具有一定輸出電壓的不同模塊來解決問題。首先推出的模塊的輸出電壓為1.8V，Vin為2.3～5.5V。這一電壓范圍是單一可充電電池、AA和AAA雙電池盒，以及單一3V鋰離子電池的理想選擇。