醫(yī)療電子的技術(shù)挑戰(zhàn)

　　需要注意的另外一件事情是，接口模擬人類需求所需要的模擬電路系統(tǒng)既可歸入高頻類，也可分入高精密應(yīng)用類。高精密應(yīng)用有時(shí)在實(shí)現(xiàn)上可使用低成本的數(shù)字工藝和電路技術(shù)，但這些需要在開發(fā)超大規(guī)模復(fù)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(fù)面影響。因此，要在性能最優(yōu)和成本最低方面做到優(yōu)化，通常情況下，純粹的模擬解決方案就可獲得最佳的效果。這可以在集成電路級(jí)上實(shí)現(xiàn)，有時(shí)，如果將數(shù)種集成電路技術(shù)(模擬和數(shù)字)集成到同一個(gè)組件之內(nèi)，也可以在MCM(多芯片模塊)上實(shí)現(xiàn)。這對于高頻應(yīng)用而言同樣正確。通常，這些會(huì)涉及到低噪聲、高帶寬放大器。從SoC的觀點(diǎn)來看，在實(shí)現(xiàn)上存在難度;但如果從ASSP的角度來看的話，高頻應(yīng)用的模擬電路是可以開發(fā)出來的，因?yàn)樵诖饲闆r下，各種模擬功能變成了使系統(tǒng)為消費(fèi)者、患者以及醫(yī)療機(jī)構(gòu)工作“必須要有”(must have)的電路。

　　總之，醫(yī)療設(shè)備與IC硬件都在以加速度擴(kuò)張來滿足市場需要，Exar致力于提供模擬解決方案，結(jié)合數(shù)字電路，豐富人類體驗(yàn)!

　　可穿戴產(chǎn)品對MCU的挑戰(zhàn)

　　Silicon Labs公司微控制器產(chǎn)品市場總監(jiān)Daniel Cooley談到，要?jiǎng)?chuàng)造出能成功地滿足所有這些挑戰(zhàn)的可穿戴計(jì)算設(shè)備，需要開發(fā)人員考慮以下設(shè)備特性和功能。

　　為了以經(jīng)濟(jì)的價(jià)格來提供這些產(chǎn)品特性，便攜式醫(yī)療設(shè)備、健康和健身追蹤器的開發(fā)人員必須在設(shè)計(jì)中將分立式元器件的數(shù)量降至最低，以降低系統(tǒng)成本。半導(dǎo)體供應(yīng)商也承擔(dān)了提供功能豐富的嵌入式控制解決方案的任務(wù)，要在嚴(yán)格的功耗和成本預(yù)算內(nèi)實(shí)現(xiàn)性能和可靠性的提升。這些便攜式醫(yī)療設(shè)備的設(shè)計(jì)核心正是節(jié)能型的微控制器(MCU)，如Silicon Labs基于ARM技術(shù)的EFM32 Gecko MCU，它在超低供電電流下可帶來優(yōu)異的處理性能。

　　像所有的便攜式電池供電設(shè)備一樣，個(gè)人醫(yī)療設(shè)備和可穿戴活動(dòng)監(jiān)測器需要極致的能效來使電池壽命最大化。一些設(shè)備使用可充電電池，而其他的產(chǎn)品則設(shè)計(jì)為使用高性價(jià)比的用戶可置換的鋰離子或AAA電池即可運(yùn)行數(shù)周或數(shù)月。例如Silicon Labs的 EFM32 Gecko MCU就是這類電池供電便攜式應(yīng)用的理想選擇，因?yàn)樗鼈冊谒心芎哪Ｊ较露继峁┬袠I(yè)領(lǐng)先的能效。

　　易用性也是便攜式醫(yī)療/健康追蹤器產(chǎn)品的根本要求，因?yàn)樗蓽p少由操作員失誤所致的測量錯(cuò)誤。這類用戶友好型設(shè)備應(yīng)該要求最簡易的用戶交互，以實(shí)現(xiàn)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(xiàn)場可編程非易失性存儲(chǔ)器(通常為系統(tǒng)內(nèi)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(gè)人醫(yī)療市場廣泛使用了通用串行總線(USB)接口，來支持標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)和信息傳輸，而不受限于哪家設(shè)備制造商。個(gè)人醫(yī)療設(shè)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(zhuǎn)接到UART、從USB轉(zhuǎn)接到SMBus和I2C、甚至從USB轉(zhuǎn)接到I2S(使終端產(chǎn)品能夠容易地添加音頻功能)。USB橋接極大地簡化了USB在個(gè)人醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)流程。橋接芯片通常用所有必需的USB軟件實(shí)現(xiàn)了預(yù)編程，消除了開發(fā)人員必須具有很深的專業(yè)知識(shí)來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的USB規(guī)范這一局限。

　　數(shù)據(jù)的無線傳輸將使個(gè)人醫(yī)療、保健和健身應(yīng)用的連接變得更容易和更方便。RF發(fā)射器和接收器與MCU協(xié)同一致工作，能為多樣化的便攜式/可穿戴設(shè)備應(yīng)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(gè)MCU內(nèi)核并帶一個(gè)RF收發(fā)器——現(xiàn)在就能廣泛地提供給醫(yī)療/健康追蹤器的開發(fā)人員。無論使用何種連接方式或系統(tǒng)架構(gòu)，通信協(xié)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(nèi)存將是日益增長的需求。

　　助聽器剛剛興起

　　安森美半導(dǎo)體消費(fèi)類健康產(chǎn)品線高級(jí)經(jīng)理Jakob Nielsen說，對于中國本土企業(yè)的特點(diǎn)，以助聽器為例，當(dāng)前中國市場對聽力方案的需求剛剛興起(例如為數(shù)眾多的較小公司目前正推廣多種多樣的助聽器方案，同時(shí)也在開發(fā)具有更多功能及優(yōu)勢的下一代助聽器)。此外，有些公司專注于因應(yīng)人工耳蝸需求，這些人工耳蝸通常旨在用于患有嚴(yán)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(dǎo)體這樣領(lǐng)先半導(dǎo)體供應(yīng)商提供的先進(jìn)預(yù)配置DSP系統(tǒng)，快速地從設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)，加快產(chǎn)品上市，在市場競爭中占有利位置。

　　嚴(yán)苛環(huán)境對連接器的挑戰(zhàn)

　　為鄉(xiāng)村診所制造醫(yī)療電子診斷和監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計(jì)工程師面對開發(fā)用于嚴(yán)苛環(huán)境中的產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，比如極端的溫度和非傳統(tǒng)震動(dòng)、振動(dòng)。這些情況通常在醫(yī)院設(shè)置環(huán)境中并不存在。

　　在設(shè)計(jì)耐受嚴(yán)苛條件的設(shè)備時(shí)，醫(yī)療系統(tǒng)互連產(chǎn)品的選擇是一個(gè)關(guān)鍵的考慮事項(xiàng)。領(lǐng)先的互連產(chǎn)品制造商采取的一個(gè)方法是堆疊具有極低側(cè)高(0.7mm高)的PCB板對板連接器，具有窄的占位面積(2.5mm寬)，這樣的互連產(chǎn)品通常具有高保持力、雙觸點(diǎn)系統(tǒng)，提供強(qiáng)大的電氣信號(hào)完整性鎖定。

　　領(lǐng)先的互連產(chǎn)品供應(yīng)商提供的堆疊連接器材料是額定溫度高達(dá)260℃的高溫LCP塑料，并且鍍有閃亮的金層(最小4µ”)，這是用于嚴(yán)苛環(huán)境的最好的信號(hào)觸點(diǎn)鍍層材料。另一個(gè)關(guān)鍵的互連特性是小間距，范圍為0.2mm。

　　由于醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)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(guān)重要，因而連接器密度和熱管理成為挑戰(zhàn)。