iPad2如何加速醫療設備診斷級產(chǎn)品便攜化

中心議題：

ADAS1000讓ECG更小巧、更便攜

第四代八通道超聲接收器凸顯低功耗、小尺寸優(yōu)勢

一站式配套與技術(shù)支持提供完美解決方案

解決方案：

ADI公司的模擬前端芯片ADAS1000解決方案

ADI公司的超聲接收器AD9271解決方案

iPad2在全球蘋(píng)果粉絲的期待中登場(chǎng)，有望續寫(xiě)蘋(píng)果的傳奇。而就在此前不久的一則消息讓與蘋(píng)果不搭界的醫療界也與蘋(píng)果搭上關(guān)系：美國食品和藥物管理局(FDA)首次批準了蘋(píng)果iPad/iPhone作為醫療影像診斷放射學(xué)的輔助產(chǎn)品使用，可以用于實(shí)現計算機斷層掃描(CT)，磁共振成像(MRI)的結果判讀。其實(shí)，iPad的醫療應用早已有之且并不僅限于此，在iPad的3萬(wàn)多種應用程序有中，醫療類(lèi)別的有504種（數據截止于2010年9月）。

對醫療設備、特別是便攜式醫療保健設備制造商來(lái)說(shuō)，與其將這些信息解讀為一種市場(chǎng)競爭威脅倒不如作為對自己產(chǎn)品策略的借鑒，尤其是蘋(píng)果在iPad產(chǎn)品的便攜性能設計上的卓越之處（iPad2厚度縮減33%，重量減輕15%，而一次充電能夠使用10個(gè)小時(shí)、待機一個(gè)月），因為醫療設備的便攜性、低功耗已經(jīng)成為一種趨勢：原來(lái)只有在大醫院使用的大型醫療設備將呈現小型化、低成本化以及更便于使用等發(fā)展趨勢，以適應基層醫療機構建設的需求；隨著(zhù)人口老齡化問(wèn)題的加劇，家用監護式的應用也是一個(gè)發(fā)展趨勢。除了現在已經(jīng)有較多應用的家用血糖、血壓檢測外，預計未來(lái)心電圖等設備也許走入家庭，在您的產(chǎn)品設計中如果能像蘋(píng)果一樣把握住這種趨勢的話(huà)必將占據先機?！　?/p>

在2011年深圳舉辦的國際集成電路展上，全球領(lǐng)先的高性能信號處理解決方案供應商及醫療設備行業(yè)的供應商ADI公司就展出了多個(gè)系列的醫用產(chǎn)品解決方案，包括最新推出的低功耗、可實(shí)現診斷級心電圖（ECG）應用模擬前端芯片ADAS1000和最新的備受贊譽(yù)的八通道醫療超聲模擬前端AD9278和 AD9279。這些產(chǎn)品及解決方案除了具有ADI一直以來(lái)業(yè)界領(lǐng)先的高精度，更憑借對醫療系統設計的深度理解和客戶(hù)需求的精準把握，以更高的集成度從芯片內部解決了以前分立解決方案設計中所面臨的諸多技術(shù)挑戰，高集成度、低功耗特性更引領(lǐng)了醫療設備便攜化技術(shù)發(fā)展的趨勢?！　?/p>

ADAS1000讓ECG更小巧、更便攜　　

ADAS1000是ADI公司于年初最新推出支持ECG系統實(shí)現監護級和診斷級性能的全集成模擬前端（AFE）系列芯片的首款產(chǎn)品，該器件還集成了起搏器脈搏檢測和呼吸測量功能，以及多導聯(lián)內核ECG測量與支持功能，包括導聯(lián)斷開(kāi)檢測和右腿驅動(dòng)等，這些特性對于高性能ECG系統至關(guān)重要。該器件可有效用于各種ECG系統，包括診斷心電圖儀、床邊病人監護系統、動(dòng)態(tài)監護儀和心臟除顫器。ADAS1000的高性能使其非常適合開(kāi)發(fā)出幫助醫生更精確地診斷各類(lèi)影響人類(lèi)心臟的病癥的高端診斷設備，同時(shí)其高集成度和低功耗特性又使其符合便攜式ECG產(chǎn)品?！　?/p>

ADAS1000 AFE在單封裝中實(shí)現了完整的ECG系統，基于該芯片實(shí)現的信號鏈BOM（材料清單）明顯縮減，從原來(lái)的多達50個(gè)器件減少到只需單芯片ADAS1000，外加幾個(gè)分立器件，極大的簡(jiǎn)化了ECG系統的設計，并大大縮小了電路板面積。圖1的左邊電路是ECG模擬前端部分（右邊深色電路板為DSP主控功能電路），其中采用了兩塊ADAS1000芯片（其中一塊未貼片）以實(shí)現導連擴展。從圖中可以看到，電路非常干凈（事實(shí)上，該電路中為方便測試還增加了額外器件和布局考慮）。

圖1 基于A(yíng)DAS1000的開(kāi)發(fā)板　　

功耗是便攜式ECG最重要的指標。通常病人需要隨身攜帶便攜式動(dòng)態(tài)心電圖監測儀連續一星期或幾天，以了解心臟的跳動(dòng)規律，準確判斷心臟健康狀況，一般至少要保證8到10個(gè)小時(shí)的設備續航能力。就目前常用的鋰電池有限的容量來(lái)說(shuō)對系統的低功耗設計提出了極大的挑戰，設計工程師必須采用具有更低功耗預算的解決方案。ADAS1000在設計時(shí)充分進(jìn)行了低功耗優(yōu)化，并加入了可實(shí)現更低功耗的設計選項，可以最大程度地實(shí)現功耗和性能的均衡考慮。為降低功耗，您在使用ADAS1000時(shí)可以方便地禁用任何不用的通道或特性，可以關(guān)閉信號采集通道，降低采樣速率，或采用不同的數據幀速率，從而可以使一個(gè)導聯(lián)的最低功耗低至11mW，三導聯(lián)測量的功耗為14mW，5個(gè)ECG電極測量的工作功耗為19mW。此外，ADAS1000采用了一種靈活的功耗/噪聲調整選擇，可以針對特定應用以容忍適當噪聲來(lái)降低功耗，或以適當犧牲功耗為代價(jià)降低噪聲。

第四代八通道超聲接收器凸顯低功耗、小尺寸優(yōu)勢　　

ADI公司在四年前曾推出業(yè)界首款在單芯片上集成完整八通道超聲接收器的器件AD9271。ADI隨后又陸續推出其它八通道超聲接收器，包括用于中高端手推式超聲系統的AD9272、用于便攜式超聲系統的AD9273、以及支持高質(zhì)量連續波（CW）多普勒處理的AD9276和AD9277。而年前推出的新型八通道超聲模擬前端AD9278和AD9279再次改寫(xiě)了八通道超聲接收通道的性能：具有45dB的可變增益范圍、全差分信號路徑、有源輸入前置放大器終端、最大52dB的增益以及轉換速率高達80MSPS的模數轉換器。

圖2 完全集成方案大大簡(jiǎn)化了超聲系統設計
　　
AD927x的產(chǎn)品發(fā)展路徑體現了ADI公司追求醫療電子設備的高性能、高集成度、低功耗設計的技術(shù)發(fā)展要求：AD9272集成了LNA/VGA、ADC和抗混疊濾波器，克服了分立解決方案可能面臨的LNA/VGA、ADC和抗混疊濾波器器件間的匹配設計挑戰以及PCB布局，大大縮小了PCB尺寸；AD9276/7集成了CW多普勒調制器幫助系統設計工程師進(jìn)一步提高相對于分立解決方案的噪聲性能；而AD9278和AD9279器件均集成了ADI公司全球領(lǐng)先的數據轉換技術(shù)，可實(shí)現低噪聲TGC（時(shí)間增益控制）模式性能，此外還具備高動(dòng)態(tài)范圍I/Q解調器，可減小實(shí)現連續波（CW）多普勒處理所需的功耗和面積。此外，新款八通道超聲接收器提供最高水平的輸出端折合大信號 SNR（最高可達6dB），有助于提高診斷超聲系統的靈敏度，同時(shí)最多能將電路板空間縮減40%?！　?/p>

AD9278和AD9279這兩款產(chǎn)品均針對動(dòng)態(tài)性能與低功耗而優(yōu)化，適合要求小封裝尺寸的應用。在CW模式下，AD9278具有每通道25 mW 的超低功耗，AD9279提供每通道50mW 的低功耗。在TGC模式下，AD9278在40MSPS 時(shí)的每通道功耗僅為88mW，AD9279在40MSPS時(shí)的每通道功耗僅為139mW。AD9278八通道超聲接收器設計用于便攜式超聲系統，AD9279則適合高端和中端系統。

一站式配套與技術(shù)支持提供完美解決方案

圖3 ADI為超聲解決方案提供完備的核心器件　　

ADI在推出這些最新高性能模擬器件的同時(shí)，基于其完備的模擬和數字器件產(chǎn)品與技術(shù)，還為工程師提供業(yè)界領(lǐng)先性能的全套核心配套器件選擇建議，并提供基于這些器件的完整評估系統。對于A(yíng)DAS1000，配套器件包括Blackfin DSP（數字信號處理器）、單芯片USB隔離器ADuM4160、四通道數字隔離器ADuM2401、5kV隔離 DC/DC轉換器ADuM6000、無(wú)線(xiàn)ISM帶寬收發(fā)器ADF7023、線(xiàn)性電源調節器ADP150和ADP151。八通道超聲模擬前端AD9278和AD9279的配套器件包括：低噪聲、高速放大器 AD8021；低功耗、低失真放大器 ADA4841-2；18位、1MSPS PulSARR ADC AD7982；3.0 V超低噪聲基準電壓源 ADR433；時(shí)鐘發(fā)生器 AD9516；時(shí)鐘發(fā)生器 AD9520；時(shí)鐘扇出緩沖器 ADCLK946和 ADCLK846。

圖 4 UM300病人監護儀
　
ADI在推出這些最新高性能模擬器件的同時(shí)，基于其完備的模擬和數字器件產(chǎn)品與技術(shù)，還為工程師提供業(yè)界領(lǐng)先性能的全套核心配套器件選擇建議，并提供基于這些器件的完整評估系統。對于A(yíng)DAS1000，配套器件包括Blackfin DSP（數字信號處理器）、單芯片USB隔離器ADuM4160、四通道數字隔離器ADuM2401、5kV隔離 DC/DC轉換器ADuM6000、無(wú)線(xiàn)ISM帶寬收發(fā)器ADF7023、線(xiàn)性電源調節器ADP150和ADP151。八通道超聲模擬前端AD9278和AD9279的配套器件包括：低噪聲、高速放大器 AD8021；低功耗、低失真放大器 ADA4841-2；18位、1MSPS PulSARR ADC AD7982；3.0 V超低噪聲基準電壓源 ADR433；時(shí)鐘發(fā)生器 AD9516；時(shí)鐘發(fā)生器 AD9520；時(shí)鐘扇出緩沖器 ADCLK946和 ADCLK846。