片上系统微控制器推动便携式医疗设备创新

2010-09-29 19:20:32来源: 互联网

  便携式医疗设备正在改善提供给数百万患者的医疗水平。血糖仪、心率监测仪、胃造影(GI)、无痛植入及许多其它设备为急慢性病症患者的生活带来福音。便携式自动除颤器可以在紧急情况下拯救患者的生命。运动表能自动记录使用者的心率,自动测量距离,计算步数,并可最大限度实现增氧运动的效果。未来更多用于医疗的创新产品,将大大提高医疗保健的效率。

  实际上所有这些便携式产品都需要一个低功耗的微控制器获取来自使用者或操作人员的命令,提供信息和进行状态更新。因为几乎所有产品都是依靠电池运行,所以应重点考虑延长电池寿命。这些产品对电池寿命的要求不同,一般二到十年更换电池。此外,这些受空间限制的产品通常需要高度集成的模拟元件,将信号置于适当的条件下并转换为数字形式,以对这些信号进行处理和转换。

  便携式医疗设备对微控制器的需求给半导体公司带来了挑战。设计通常是在功能特性、规格和空间限制之间进行取舍,但是在便携式医疗领域中很难进行这些取舍。便携式医疗市场的要求往往是相互矛盾的:既要求多功能,又要求小巧;既要求高性能模拟,又要求低功耗;既要求高处理能力,又要求电池寿命长。这些产品需要有模拟数字转换器(ADC)、可调增益、电源管理系统和液晶显示器。

  本文将讨论医疗电子市场中的一些创新产品,医疗设备行业的普遍趋势,以及如何应用片上系统微控制器改进未来的设备。

创新

  得益于超低功耗、高度集成微控制器的推出,能减轻病痛、提高患者保健和生活质量的新产品大批量的走入市场当中。

  Advanced Neuromodulation Systems公司是St. Jude Medical的一个子公司,该公司生产的Eon脊髓刺激器是一种治疗慢性病痛的植入式设备(图1)。它的工作原理是,植入设备将温和的电脉冲发送到脊髓附近的传导区域,当这些电脉冲穿过神经系统进入大脑时,可遮盖或中断痛觉,取而代之的是一种舒适的感觉,称作“感觉异常”。


  图1. Eon脊髓刺激系统已被批准为治疗躯干四肢慢性疼痛症和腰椎手术失败综合症(FBSS)的专业仪器。它的工作原理是:植入设备将温和的电脉冲发送到脊髓附近的传导区域,当电脉冲传入大脑时可中断疼痛信号。

  最近推出的另一种比较有趣的设备是智能药丸(图2)。它的工作原理是:患者将其吞咽下去,就可监测胃肠道的情况。当智能药丸经过胃肠道时,将数据自动传输到便携式数据收集器中。与传统胃肠道数据收集的方法相比,它的副作用更小,也更为方便。这种设备对小型化和电池寿命的具有极高的要求。

  智能药丸胃肠道监测系统表明,包括RFID、ZigBee、802.15.4及其它专有协议的低功耗无线协议使医疗领域的创新上升到一个新水平。除了为病人设计的产品外,多家公司近来已发布了基于无线协议的资产跟踪系统,用于跟踪医院设备和人员情况。

集成

  具有板载微控制器的片上系统所提供的集成水平使便携式医疗设备获益匪浅。如果没有高水平的模拟集成提供小型空间里的更多容量,就不可能产生这么多小型便携产品。

  

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关键字:片上系统  微控制器  便携式医疗设备

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2010/0929/article_1535.html
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