飞思卡尔在低功耗和混合信号方面的先进技能导致呈现更为灵敏的微操控器(MCU),这些微操控器有许多要害的外围设备,可用来进行妊娠期监护的运用,包含妊娠糖尿病的监护。在一切关于医疗运用重要的范畴—低压,混合信号物理集成,显现和衔接—飞思卡尔供给了下一代医疗体系计划所需求的强壮的技能。
妊娠期糖尿病
非糖尿病患者的孕妈妈依然会在怀孕期间有较高的血糖(葡萄糖)水平 。这被称为妊娠期糖尿病,它会对1%~3%的孕妈妈有影响。基本上,怀孕期间的妇女荷尔蒙的发生会添加,然后导致胰岛素反抗,这意味着胰岛素不能有效地下降血糖水平,这迫使身体里发生更多的胰岛从来进行补偿,然后导致了妊娠期糖尿病。
此外,尽管任何妇女都或许患上妊娠期糖尿病,有一些人会比另一些人更易患上妊娠期糖尿病,这些人包含那些:
● 年纪大于25岁;
● 有宗族糖尿病史,或那些在前一次妊娠中患有妊娠期糖尿病的;
● 现已生育过一个超越9磅重的婴儿或经历过一次不明原因死胎的;
● 在怀孕前体重过重的。
此外,由于不明的原因,西班牙人,印第安人,亚洲人和黑人妇女比其他妇女更简略患上妊娠期糖尿病。对那些现已患有糖尿病的妇女,受精前和怀孕期间杰出的血糖操控不只关于妇女自身,对胎儿的健康也是至关重要的。
在妊娠怀孕期间,假如血糖水平不能很好的遭到操控,过多的血糖会经过胎盘举高胎儿的血糖水平。这会使得胎儿的体魄肥壮并构成新生儿巨大症(出世时体重超越的9英磅15盎斯)。巨大症婴儿会面对许多健康问题,包含简略患上呼吸体系疾病,小儿肥壮,在儿童时期开展成2型糖尿病,甚至在孕妈妈临产期间形成身体损伤等。
由于这些原因,在怀孕前或怀孕前期,精确的血糖丈量关于敏捷确诊和医治妊娠期糖尿病是至关重要的(见图1),尤其是,大部分妇女并不会体现出一般糖尿病有关的前期症状(过度口渴和尿频)。
开始确诊包含一个口服葡萄糖耐受实验。这一般在一个诊所环境中进行,要求患者喝一种葡萄糖溶液,然后以必定的时刻距离进行血液葡萄糖监测(见表1)。可是,关于后期接连的糖尿病症状的调查,最为便利的是在家进行,这就需求精确的家庭监测设备。
来自飞思卡尔的先进的半导体技能,具有低功耗,混合信号物理集成,显现和衔接接口,这些使得规划出细巧,易于运用的设备成为或许。这种设备关于家庭血糖监测是很抱负的计划。飞思卡尔高度集成低功耗计划
经过将超低功耗渠道和高精度模仿外围设备结合在一起,飞思卡尔在为妊娠监护商场供给主动化监护的全体体系计划方面有了很大发展。飞思卡尔的MCU能够下降血糖仪规划的本钱,这使更多的母亲由于血糖水平得到检测而得利。
这里有一些要害范畴,这些范畴关于广泛的便携式医疗运用很重要:
低功耗技能;
混合信号集成技能;
显现技能;
衔接技能。
飞思卡尔正在协助医疗商场的用户能在这些范畴中优化他们的产品。
超低功耗渠道
飞思卡尔MCU运用了立异技能使这些手提式医疗设备的运用取得肯定的最低功耗。下面所列的MCU的低压体现使它们成为手提式医疗设备的抱负之选。
MC9S08Lxx:有低本钱入门级,具有LCD驱动模块和超卓功耗的MCU;
MC9S08QExx:同等级产品中最超卓的功耗,适用于传感器设备运用,具有中等的处理才能,并在价格上具有优势;
MCF51QE:超卓的功用和低功耗特性,与9S08QE操控器的引脚兼容性,使它能够很好的满意医疗设备的杂乱性和功用性的裁剪的要求。
一切这些设备都具有四个首要特性,它们是低电压操作的根底。
低功耗振荡器
晶体振荡器在低功耗方面被优化,能够以低增益或高增益形式来驱动晶振。这种外围模块在低功耗形式时,驱动32.768 kHz 晶振 时,电流耗费少于 500 nA。 当运用这种低功耗振荡器时,能够使MCU在低功耗形式(中止形式)时确保精确的时刻。
操作形式
低功耗的MCU有许多操作形式,每一个形式都为特定的功用而规划,这使最高效的功用和功率损耗到达权衡。多样的操作形式(运转,低功耗运转,等候,低功耗等候,中止2和中止3) 使一些设备 的功耗低到250nA 那样的水平,而且也能使医疗运用设备继续高效率的运作。使许多MCU的外围设备能够在低功耗运转形式下运转,在低功耗形式下供给恰当的功用。灵敏时钟源
由于多种操作形式带来的优点,内部时钟(ICS)为低功耗计划的外围供给了进步或下降设备操作频率的才能。更高的操作频率导致运转形式下更高的功耗。依据运用的需求,在低频上运转使功率下降 大约500μA每MHz。ICS使嵌入式开发的规划者能更好地调理MCU的功用来优化功耗。
时钟门控技能
为了进一步减低运转形式的功耗,每个低功耗渠道上的外围设备有时钟门控的才能。时钟门控技能是将发送到外围设备上的时钟信号封闭。经过时钟门控技能,一个单一的外围设备只是减低几十微安的功耗,为了到达最低的功耗,有必要封闭每个不需求的内部时钟信号。当把一切外围设备时钟封闭时,时钟门控技能能够下降运转形式下大约1/3的功耗。
运用飞思卡尔计划的葡萄糖检测仪规划
前面描绘的特功用够结合在一起在低功耗方面优化一个便携式医疗设备的规划,例如血糖仪(图3,图4)。
低功耗振荡器能够被用来供给十分低的待机功耗并坚持精确的时刻,这就使血糖仪可用作保存精确的葡萄糖水平丈量历史记录以备查询。
运用灵敏的操作形式和内部时钟(ICS),血糖仪固件能够规划成这样的状况: 当需求杂乱的计算来进行一个葡萄糖丈量时, 能够进步MCU功用来缩短处理时刻,便运用户的运用。
终究,时钟门控技能能够节省额定的功耗。这些技能的运用能够使一节电池的工作时刻更长。它能够使开发者运用一节更小的电池,这样一来就增强了便携性,便利了用户的运用。
混合信号集成
对一个葡萄糖仪规划来说最重要的是进行葡萄糖丈量中电化学反响中小信号剖析的才能。一个剖析过程是要知道生物传感器电信号输出的峰值。运用模仿比较器(ACMP)外设,飞思卡尔的MCU能够在一个峰值到达时分的发生一个中止。
下一过程是需求精确守时的模仿数字转化器对葡萄糖试纸的线性衰减输出进行模数转化。 许多飞思卡尔器材都有一个特性丰厚的 12比特模数转化器( ADC) ,它能使这些丈量成为或许。ADC具有这些特性:比方主动比较和灵敏的转化时刻的设置,它们关于这种运用是很抱负的。
终究,8比特或32比特的CPU被用来进行数学剖析。样品 (血液)和葡萄糖试纸之间的化学反响会发生一个线性衰减信号,需求几秒钟的时刻进行处理。CPU运用时刻均匀或更杂乱的IIR滤波对输入信号就进行一些滤波。均匀值在沿着输入信号线性衰减的一些点上被收集,从这些点上就能够计算出线性衰减的斜率。便是这个斜率将直接和血糖水平数值相关联。
在飞思卡尔MCU的片上集成模仿功用,为许多体系节省本钱。一个显着的优点便是它下降了对外部%&&&&&%的需求。这样一来就减小了BOM和板子的空间。一起,片上模仿功用也具有低电压检测和内部带隙参阅电压的特性,这些能进一步下降本钱。
显现特性
跟着L系列具有集成LCD驱动的8位MCU的发布,飞思卡尔为便携式医疗设备供给了抱负的显现功用。在这些设备上的LCD驱动具有以下的特性,它能够下降本钱并为血糖仪供给更多的功用。
首要,飞思卡尔添加了把恣意MCU引脚功用装备成前哨(segment)或背线(common)的才能。经过这种特性,信号布局能够被优化,然后使PCB板空间减小。这一特性也可快速习惯LCD屏规划的改动,由于硬件的改动能够被软件晋级来处理。在飞思卡尔的运用笔记(LCD驱动阐明)中记录了一个灵敏运用LCD驱动的比如,用户能够在www.freescale.com网站上下载%&&&&&%文档(文档号 AN3796)
其次,运用LCD信号的X8 形式, 新的LCD驱动能够用更少引脚驱动更多的段码。经过这种功用,它仅需运用28个引脚(8×20) 就能够驱动160个LCD 段码。在许多同类竞赛产品上,相同的功用需求44个引脚来完成。经过运用更少的引脚,PCB板的尺度和衔接空间被减小了,这使更多袖珍的便携式医疗规划成为或许。
终究,LCD驱动有超卓的低功耗的体现。低功耗在规划的每个方面均考虑到。终究成果是当LCD被衔接到整个体系时,体系的功耗低到仅有1.5μA。这一体现,加上低功耗闪耀形式(当中止形式时显现闪耀的才能)使产品开发者能为他们的便携式医疗规划下降均匀70%的功耗 。这将导致明显的电池运用寿命的延伸,更进一步的在终究设备中改动需求的电池类型而节省本钱。
在血糖仪规划中,一个可视化的显现是必要的。它使患者能够读到丈量成果。用飞思卡尔的S08L系列微操控器,能够用单芯片取得LCD显现功用和一流的低功耗功用。飞思卡尔也供给软件计划答应简略的LCD屏的定制和快速的LCD GUI开发 。此外,经过参阅“ LCD驱动阐明”参阅规划,规划者能够削减他们总的开发时刻。
衔接
从血糖仪到计算机的信息传输才能对新的血糖仪的规划者来说是一个重要的选项。飞思卡尔的MCU集成了许多外设能够供给这类衔接,例如:SPI,SCI和I2C, 这使得体系时刻的数据传输得以完成。运用SPI,MCU能够简略地衔接到ZigBee收发器来供给灵敏的,低功耗的无线衔接。
定论
飞思卡尔在低功耗和混合信号集成方面的抢先技能使其开发的MCU成为血糖监测仪运用的要害部件, 血糖监测仪能够在妊娠期糖尿病的确诊和医治中被运用。尽管现在飞思卡尔的设备供给了许多好处,可是公司一向致力于进一步改善低功耗,混合信号集成,显现和衔接特性使其更有利于妊娠监护商场。
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