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一種基于SoC方法設(shè)計手持醫(yī)療設(shè)備的實現(xiàn)

出處:Amit Nanda Viren Ranjan 發(fā)布于:2011-07-18 16:49:42

 

  醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,推動了對個人除顫器及動態(tài)血糖監(jiān)視儀等手持醫(yī)療設(shè)備需求的大幅提升。但實際上設(shè)計此類醫(yī)療設(shè)備并不是一項輕松的任務(wù)。選擇適當?shù)慕M件滿足設(shè)計規(guī)范要求、降低成本、盡可能提高功率效率、盡力控制設(shè)備的物理尺寸等僅是設(shè)計此類產(chǎn)品時必須要考慮的部分問題。此外,開發(fā)人員還必須要保證設(shè)備的可靠性,同時還須確保使用的所有組件全都符合美國食物及藥品管理局 (FDA) 的規(guī)范要求。例如,F(xiàn)DA 要求醫(yī)療設(shè)備使用的所有組件在今后 5 年內(nèi)都必須保持量產(chǎn)狀態(tài)??紤]到上述要求,許多開發(fā)人員都開始轉(zhuǎn)而采用片上系統(tǒng)架構(gòu)來縮短設(shè)計周期,減少組件數(shù)量,并降低醫(yī)療應(yīng)用的產(chǎn)品成本。

  目前的設(shè)計方法

  下列圖 1 和圖 2 給出的是目前市場上常見的兩款手持醫(yī)療設(shè)備的方框圖。個是血糖儀的方框圖,而第二個是血壓監(jiān)測儀的方框圖。圖 3 顯示的是電源管理單元。

 

 
 
  上述兩款設(shè)備在基本構(gòu)造方面彼此類似。主要的區(qū)別在于其各自連接的傳感器。
  構(gòu)成此類醫(yī)療設(shè)備的常見組件包括:
 
  · 微控制器:執(zhí)行所有數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)級管理任務(wù)。
 
  外圍組件
 
  傳感器:血糖儀采用侵入式/非侵入式生物感應(yīng)器,血壓監(jiān)測儀采用壓力傳感器。
 
  ADC:將來自傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。
 
  過濾器(濾波器):過濾掉(濾除)輸入信號中的噪聲。
 
  LCD 控制器和 LCD 玻璃基板(屏):為用戶顯示相關(guān)信息。
 
  USB 接口:與 PC 同步,監(jiān)控并存儲數(shù)據(jù),用于后期分析。
 
  非易失性閃存存儲器:用于存儲代碼和數(shù)據(jù)。
 
  電源管理系統(tǒng):包括升壓轉(zhuǎn)換器和線性穩(wěn)壓器。
 
  外設(shè)組件外置于微控制器,并通過 GPIO 或?qū)iT的引腳與微控制器相連接。
 
  上述設(shè)計方法有不少局限性:
 
  外部組件數(shù)量過多。組件數(shù)量的增加意味著需要更多的 PCB 空間。
 
  外部組件越多,PCB 跡線產(chǎn)生噪聲的幾率也就越大。
 
  每個外部組件都必須分別得到 FDA 的批準。
 
  軟硬件開發(fā)都很費力,導致開發(fā)時間延長。
 
  不能修改或很難修改。
 

  
關(guān)鍵詞:一種基于SoC方法設(shè)計手持醫(yī)療設(shè)備的實現(xiàn)

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