醫療電子的技術(shù)挑戰

　　需要注意的另外一件事情是，接口模擬人類(lèi)需求所需要的模擬電路系統既可歸入高頻類(lèi)，也可分入高精密應用類(lèi)。高精密應用有時(shí)在實(shí)現上可使用低成本的數字工藝和電路技術(shù)，但這些需要在開(kāi)發(fā)超大規模復雜電路上予以投入，以減輕工藝上所帶來(lái)的噪音和電壓不精確等負面影響。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上實(shí)現，有時(shí)，如果將數種集成電路技術(shù)(模擬和數字)集成到同一個(gè)組件之內，也可以在MCM(多芯片模塊)上實(shí)現。這對于高頻應用而言同樣正確。通常，這些會(huì )涉及到低噪聲、高帶寬放大器。從SoC的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，在實(shí)現上存在難度;但如果從ASSP的角度來(lái)看的話(huà)，高頻應用的模擬電路是可以開(kāi)發(fā)出來(lái)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。

　　總之，醫療設備與IC硬件都在以加速度擴張來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)需要，Exar致力于提供模擬解決方案，結合數字電路，豐富人類(lèi)體驗!

　　可穿戴產(chǎn)品對MCU的挑戰

　　Silicon Labs公司微控制器產(chǎn)品市場(chǎng)總監Daniel Cooley談到，要創(chuàng )造出能成功地滿(mǎn)足所有這些挑戰的可穿戴計算設備，需要開(kāi)發(fā)人員考慮以下設備特性和功能。

　　為了以經(jīng)濟的價(jià)格來(lái)提供這些產(chǎn)品特性，便攜式醫療設備、健康和健身追蹤器的開(kāi)發(fā)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(wù)，要在嚴格的功耗和成本預算內實(shí)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(MCU)，如Silicon Labs基于A(yíng)RM技術(shù)的EFM32 Gecko MCU，它在超低供電電流下可帶來(lái)優(yōu)異的處理性能。

　　像所有的便攜式電池供電設備一樣，個(gè)人醫療設備和可穿戴活動(dòng)監測器需要極致的能效來(lái)使電池壽命最大化。一些設備使用可充電電池，而其他的產(chǎn)品則設計為使用高性?xún)r(jià)比的用戶(hù)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(lèi)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(yè)領(lǐng)先的能效。

　　易用性也是便攜式醫療/健康追蹤器產(chǎn)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(lèi)用戶(hù)友好型設備應該要求最簡(jiǎn)易的用戶(hù)交互，以實(shí)現正常的操作、一種簡(jiǎn)單化的用戶(hù)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(chǎng)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(lái)充分利用有限的管腳。

　　個(gè)人醫療市場(chǎng)廣泛使用了通用串行總線(xiàn)(USB)接口，來(lái)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(gè)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(chǎn)品能夠容易地添加音頻功能)。USB橋接極大地簡(jiǎn)化了USB在個(gè)人醫療設備設計的實(shí)現流程。橋接芯片通常用所有必需的USB軟件實(shí)現了預編程，消除了開(kāi)發(fā)人員必須具有很深的專(zhuān)業(yè)知識來(lái)實(shí)現復雜的USB規范這一局限。

　　數據的無(wú)線(xiàn)傳輸將使個(gè)人醫療、保健和健身應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/可穿戴設備應用提供無(wú)線(xiàn)連接。此外，無(wú)線(xiàn)MCU——如Silicon Labs基于A(yíng)RM的 Ember ZigBee SoC這樣的單芯片器件，集成了一個(gè)MCU內核并帶一個(gè)RF收發(fā)器——現在就能廣泛地提供給醫療/健康追蹤器的開(kāi)發(fā)人員。無(wú)論使用何種連接方式或系統架構，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存將是日益增長(cháng)的需求。

　　助聽(tīng)器剛剛興起

　　安森美半導體消費類(lèi)健康產(chǎn)品線(xiàn)高級經(jīng)理Jakob Nielsen說(shuō)，對于中國本土企業(yè)的特點(diǎn)，以助聽(tīng)器為例，當前中國市場(chǎng)對聽(tīng)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(tīng)器方案，同時(shí)也在開(kāi)發(fā)具有更多功能及優(yōu)勢的下一代助聽(tīng)器)。此外，有些公司專(zhuān)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(tīng)力障礙的兒童。中國本土的助聽(tīng)器制造商可以采用像安森美半導體這樣領(lǐng)先半導體供應商提供的先進(jìn)預配置DSP系統，快速地從設計轉向生產(chǎn)，加快產(chǎn)品上市，在市場(chǎng)競爭中占有利位置。

　　嚴苛環(huán)境對連接器的挑戰

　　為鄉村診所制造醫療電子診斷和監控設備的設計工程師面對開(kāi)發(fā)用于嚴苛環(huán)境中的產(chǎn)品的挑戰，比如極端的溫度和非傳統震動(dòng)、振動(dòng)。這些情況通常在醫院設置環(huán)境中并不存在。

　　在設計耐受?chē)揽翖l件的設備時(shí)，醫療系統互連產(chǎn)品的選擇是一個(gè)關(guān)鍵的考慮事項。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，提供強大的電氣信號完整性鎖定。

　　領(lǐng)先的互連產(chǎn)品供應商提供的堆疊連接器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(huán)境的最好的信號觸點(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。

　　由于醫療設備設計人員需要在更薄、更小的空間中裝入越來(lái)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。