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[转帖]医疗影像和家用医疗设备的设计趋势

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曾祥高 发表于 2010-3-29 17:37 | 显示全部楼层 |阅读模式

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几年前的便携式超声系统很像笔记本电脑,而如今的超声系统已经小得足够让医生随身携带并随时使用。这些更小巧的便携式超声系统正在帮助挽救世界各个角落和边远地区的生命。在过去若干年中,计算机断层扫描仪(CT)开发领域经历了大量的创新与发展,320层CT扫描仪就是该技术的又一个进步,它使医生能够在几秒钟内采集实时活动图像,比如心脏搏动。

尖端的半导体工艺为开发日益小巧、更加强大的家用医疗设备铺平了道路。 对于病人来说,小巧的便携式设备意味着不用总去医院且医药费也更少。为了在家用环境下发挥功效,医疗设备必须易于使用,甚至误用时还能保证安全,还要能自动区分正确与错误操作产生的数据结果。

传统的平台如心电图仪(ECG)、超声及CT,不断借助新型测量技术提供高水平的诊断数值。这些新型测量技术则利用了高级模拟、混合信号与数字信号处理半导体工艺。 实验室系统如血液和DNA分析仪能更快地提供大量的患者信息。 精确、可靠和安全的家用产品正不断增长,通过给予人们管理疾病、促进健康和活力以及以安全有效的途径提供用药所需的工具,还将有助于降低医疗成本。

对医疗设备设计者来说,系统需求日益复杂、苛刻,他们必须减小下一代便携式医疗设备的尺寸、提高其易用性并增强性能。这些新的系统级需求意味着模拟半导体制造商必须开发突破性的基础IC,以使下一代产品设计成为可能。设计开发过程表明,开发医疗设备的未来创新性能正日益取决于(在系统与模拟集成电路设计者之间的)连续不断、有效的共享信息。

针对医学影像系统的便携化和高通道密度化,ADI一方面不断提高通用核心产品的性能,另一方面在此基础上开发专用标准产品(如超声模拟前端AD927X,CT模拟前端ADAS1128等)。这些产品和技术正在并且将继续为影像系统的高性能和便携应用提供更多价值,例如小尺寸、低功耗和低成本。

未来家用医疗保健设备的两个关键特性是连接性和功耗。在很多情况下,能将诊断设备的临床记录精确地传递给医疗保健专业人员,与患者进行自我照料的能力是同样重要的,如糖尿病管理。比如,目前的ECG波形可以只作为打印输出,或者信号通过电子通信通道传送给临床医生。 以前为实现这一点,必须让ECG直接与计算机连接,患者也因此面临电气事故的潜在威胁。ADI公司的ADuM4160 USB隔离器可以克服这个难题,让患者与计算机和网络保持完全电气隔离,同时还能实现全功能ECG并连接到计算机。 此外,测量前端仅需少量功耗就可以驱动放大器及数据转换器,以采集和数字化ECG信号。隔离式电源由ADuM5000 DC/DC转换器提供,省去了电池充电或更换。这类器件还能实现许多以往要求直接与患者进行电气连接的家用医疗保健设备的设计,并能实现通过USB与计算机直接相连,从而提供存储、分析和传送结果的全部功能。这些技术还将让医疗设备设计者能够更加简单地满足IEC 60601最新要求。

ADI在处理器上的新产品也为便携式和家用医疗应用提供帮助。例如,ADuC7060采用ARM7TDMI核,集成了8KSPS 24b ADC,功耗很低,适合手持医疗仪器的应用。ADI Blackfin DSP——ADSP-BF52x的内核功耗低至0.16Mw/MHz,并具有600MHz的高性能,可以在不影响电池寿命的情况下增加更多的信号处理性能。它具有外设灵活性及系统可扩展性,例如USB OTG、TWI、NAND 控制器、 MII/RMII和以太网,存储器控制可以和外部SDRAM、SRAM、FLASH或者ROM多行库的无缝连接。

曾祥高

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