手持式醫(yī)療電子設備的設計實現(xiàn)

1、手持式醫(yī)療電子設備的設計實現(xiàn)隨著醫(yī)療設備產(chǎn)業(yè)的迅速進展，用于個人保健的移動手持式醫(yī)療電子設備也同樣在迅速進展。不管是手持式除顫儀還是動態(tài)血糖監(jiān)視儀，設計這類產(chǎn)品都不是一件簡單的事。挑選適當?shù)脑M足設計規(guī)范要求、盡可能降低成本、確保設計計劃的功率、特殊關注產(chǎn)品的實際大小等等，都是在產(chǎn)品設計過程中必需考慮的問題。除此之外，還必需確保產(chǎn)品容易易用，所用的元件符合fda要求。比如，其中一項規(guī)定是要求用于醫(yī)療電子設備的元件必需五年內(nèi)不停產(chǎn)。因為這些限制，醫(yī)療電子設備的設計人員還必需關注如何縮短設計周期、削減元件數(shù)量、降低產(chǎn)品成本。當前的設計辦法圖1和圖2是目前市場上流行的兩款手持式醫(yī)療電子設備的結構框

2、圖。圖1是血糖監(jiān)視儀的結構框圖，圖2是血壓監(jiān)視儀的結構框圖，圖3是它們的單元。圖1：血糖監(jiān)視儀的結構框圖。這兩種設備在基本構造上十分相像，只是銜接的有所不同。這種典型的手持式醫(yī)療電子設備主要包含內(nèi)核(執(zhí)行全部數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)級管理任務的微控制器)，以及外設元件。其中，外設元件包括：1. 傳感器，血糖監(jiān)視儀中的有創(chuàng)無創(chuàng)生物傳感器，或者血壓監(jiān)視儀中的血壓傳感器；2. ，將從轉(zhuǎn)換器得到的模擬信號改變?yōu)閿?shù)字形式；3. 輸入信號處的，用于濾除噪聲；4. 控制器以及向用戶顯示相關信息的lcd；5. 接口，可與pc同步，顯示并存儲數(shù)據(jù)；6. 非易失性快閃存儲器，可存儲代碼與數(shù)據(jù)；7. 包含升壓轉(zhuǎn)換器與線性穩(wěn)壓

3、器的電源管理系統(tǒng)。外設元件都在微控制器外部，通過通用gpio或?qū)Ｓ靡_銜接到微控制器。然而，這種設計辦法存在一些局限性，主要體現(xiàn)在以下方面：因為所有用法外部元件，所以元件數(shù)量無數(shù)，需占用較多的空間；外部元件越多，pcb走線上感應噪聲的幾率就越大；全部元件是需經(jīng)過fda認可；硬件與軟件開發(fā)時光延伸；很難便利地對設計計劃加以改動?；诘脑O計計劃不妨設想這樣一種狀況：在包括了微控制器的單芯片上實現(xiàn)大多數(shù)外設元件功能，也就是采納片上系統(tǒng)(soc)或asic。假如希翼支持可編程性，那么選用soc比較適合。假如實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，那么asic在成本上更有優(yōu)勢。這種設計計劃的結構框圖4所示。圖4：基于soc的手

4、持式醫(yī)療電子設備設計計劃。因為大多數(shù)外設元件都集成到soc中，全部板上的元件數(shù)量大大削減。此外，這種全新的設計辦法還有以下優(yōu)勢：削減元件數(shù)量可大幅縮短設計周期；因為硬件功能在芯片內(nèi)通過軟件實現(xiàn)，所以便于隨時按照需要修改設計計劃；削減外設元件也有助于削減噪聲；通過禁用某些臨時不需要的芯片特性，可便利地降低電路板功耗。這些優(yōu)勢可對任何產(chǎn)品設計帶來益處。不過，在醫(yī)療電子設備設計中采納上述辦法還有一些獨特優(yōu)勢。醫(yī)療電子設備的代碼十分復雜，有的代碼編寫起來十分困難。特殊是創(chuàng)建一個讓全部元件都可無縫配合的架構，經(jīng)常是一個很大挑戰(zhàn)。每個元件用法什么接口、有沒有足夠的i/o、不同接口能否通過多路復用技術支持一

5、個以上的元件，等等，都是都是需要考慮的問題。此外，最好還能在微控制器中拖放元件、挑選配置設置、盡可能削減代碼編寫工作量同時又確保不同元件彼此配合。設計人員還希翼同一產(chǎn)品有不同版本，以滿足不同價位需求，適應市場和客戶需求的不斷變幻。假如設計人員只需通過點擊操作就能禁用某個設計特性，或者通過拖放操作就能增強特性，則必將縮短開發(fā)時光、節(jié)省成本并按照不同市場需求推出相關產(chǎn)品。這種設計辦法還有助于縮短產(chǎn)品的驗證與測試時光。采納基于soc的設計辦法還有助于滿足fda的規(guī)定要求，由于它能更便利地確保所用的soc五年內(nèi)不停產(chǎn)?；诘脑O計計劃推出了一系列可編程片上系統(tǒng)(psoc)器件，能很好地滿足上述應用需求。psoc器件的可編程數(shù)字與模擬模塊經(jīng)過通過配置后，可以執(zhí)行外設功能。圖5給出了基于 psoc 的醫(yī)療電子設備典型結構框圖。psoc的另外一個優(yōu)勢，是能讓設計人員在設備運行時也能靈便地修改功能，實現(xiàn)更好的電源管理與抗噪性能。基于soc的設計辦法的唯一潛在局限性，是在某些設計計劃中其成本可能要高于采納低成本微控