設計便攜式醫療電子系統時(shí)的IC器件選擇

隨著(zhù)人們對自身健康狀況的日益關(guān)注，便攜式超聲波診斷設備、血壓計、血糖計等個(gè)人健康監護設備開(kāi)始獲得市場(chǎng)青睞。醫療電子技術(shù)不斷發(fā)展，不同的醫療設備具有不同的技術(shù)發(fā)展趨勢。即便同類(lèi)設備，也會(huì )因為產(chǎn)品的具體應用而有不同的技術(shù)要求和發(fā)展方向。例如，超聲臨床設備要求低噪聲、寬動(dòng)態(tài)范圍等高性能指標；而便攜系統則要對性能和功耗進(jìn)行權衡，為了滿(mǎn)足便攜性需求，要求器件具有低功耗和高集成度特性。便攜式保健產(chǎn)品則要求保持良好的可重復性，產(chǎn)品在整個(gè)工作溫度范圍、工作電壓和使用周期內具有極低的漂移。

　　如何選擇恰當的半導體器件實(shí)現系統設計，以滿(mǎn)足便攜式醫療電子產(chǎn)品在功耗、性能和價(jià)格等方面的要求，已成為醫療設備制造廠(chǎng)商面臨的關(guān)鍵挑戰。半導體技術(shù)的進(jìn)步有力促進(jìn)了醫療電子設備向低功耗、小尺寸、高集成度的方向發(fā)展。半導體廠(chǎng)商需要全面分析具體系統的規格要求和不同參數在系統中的重要性，以便提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。

　　降低系統功耗

　　通用便攜式醫療設備的原理框圖，該系統需要大量的功能電路：從采集傳感器輸出的模擬前端到顯示結果的顯示器控制、電池充電、電源|穩壓器管理等?；谶@種架構的便攜式醫療設備要求低功耗和較寬的工作電壓范圍(直接由電池供電)，為了簡(jiǎn)化設計、減小產(chǎn)品尺寸，要求器件具有極小的封裝外形。

　　為了滿(mǎn)足系統功能要求，Maxim開(kāi)發(fā)出多種產(chǎn)品，從基于低功耗微處理器的數據采集器到有效延長(cháng)電池壽命的低功耗電源管理電路。為了簡(jiǎn)化系統設計、減少器件數量、降低系統功耗，Maxim推出了高度集成的混合信號微處理器，以及智能化更高的電池和電源管理芯片。

　　提高測量精度

　　便攜式醫療設備需要頻繁測量溫度，以便修正傳感器的溫度特性。溫度測量器件有多種選擇，例如：熱敏電阻、PN結、提供線(xiàn)性輸出的集成電路等。器件的選擇取決于尺寸、成本、功耗以及精度等多項指標。提高傳感器的精度是改善便攜式醫療產(chǎn)品設計的關(guān)鍵。

　　以血糖儀的檢驗系統為例，該系統利用電化學(xué)反應檢測病人的血糖度，測試精度對溫度的變化非常敏感。因此，需要對環(huán)境溫度進(jìn)行測量以修正室溫測量參數。另外，還需要避免儀器|儀表工作在超出精度范圍限制的溫度之外，這一點(diǎn)對于便攜產(chǎn)品尤其重要，因為這些產(chǎn)品常常工作在炎熱或寒冷的室外環(huán)境。

　　通用系統框圖同樣適合血糖儀測量，傳感器端口用于連接血糖電化學(xué)反應測試條，溫度傳感器用于測量環(huán)境溫度，該傳感器可以采用外部器件，也可以使用芯片內部的傳感器，或者對兩者的溫度都進(jìn)行測量。

　　降低系統成本

　　單芯片溫度傳感器是低成本應用的理想選擇。為了降低系統成本，可以利用芯片的內部溫度傳感器進(jìn)行校準，補償血糖傳感器所處位置的外部溫度。系統可利用測量值修正傳感器溫度，提供精確讀數。溫度讀數對應于二極管的實(shí)際結溫，對于連續監測溫度變化的系統，可以直接使用溫度讀數。對于需要獲得封裝外部溫度的應用，需要對讀數進(jìn)行調整才能得到更準確的數值。

　　校準的關(guān)鍵因素在于，保證溫度傳感器測量的是葡萄糖測試反應發(fā)生處的溫度，即葡萄糖測試條所處位置。測試設備應該考慮到任何影響產(chǎn)品精度的溫度偏差。