致力于开发医疗确诊设备的公司面对的应战就是要为顾客供给物美价廉的产品。在下降医护本钱和改进患者护理服务方面，最重要的是能缩小这些医疗设备的体积并进步其精确度。在人口老化问题日趋严峻的今日，上述需求显得更为火急。依据IMS查询公司的InMedica陈述，消费类医疗设备的销售总额到 2011年时估计可超越50亿美元。
医疗设备监护功用的开发与不断完善，长途护理供货商可以在人类健康的几个重要范畴为居家患者、急症室救助员以致医院供给更佳的确诊东西。血压计血糖仪、除颤器等监护类仪器均需求明晰的模仿信号来进行精确的丈量，不然便或许危及生命。规划杰出的模仿信号途径可协助规划人员下降外来噪声的搅扰、扩展动态规模和加强精确度。此外，在组件挑选方面，规划人员也有必要慎重挑选以满意终究产品的性能需求。
小封装中的高性能需求
此前，人们一般以为医院和诊所的医疗设备比家居运用的便携仪器更为精确。但是，新的技能趋势正敏捷改变着上述的观念。新的便携式医疗设备面的运用者不只仅有一般顾客，还有深具科技领悟力的患者，因而客户的需求不再局限于量体温、做心电图和测血压。客户需求的是全方位的护理及丈量功用。
为了满意人们对家居医疗确诊仪器的火急需求，设备供货商正凭仗先进的货存办理和立异规划来增强市场竞争力，并为产品装备更多的功用来争夺更多的用户。在开发家居医疗仪器的范畴，有一个要素是非常重要的，这就是产品从开始规划到真实投放市场期间所需的开发时刻。缩短上市时刻，可以让厂商的产品抢占市场。而能否将开发周期缩短取决于体系规划人员的规划是否满足灵敏并具本钱效益。
工艺技能影响体系规划
尽管电气标准是规划人员挑选组件的主要要素，但用来制作集成电路的工艺也相同重要。例如，典型的血糖计一般需合作一个带有极低输入偏置电流的运算放大器，大多数的规划人员都会选用JFET放大器。不过，他们在作出决议前应先考虑一下温度的问题。
因为JFET具有一个很低的初始输入偏置，因而它很易遭到温度改变的影响，每上升10°C ，输入偏置便会大约添加一倍。要核算出输入偏置的漂移，可运用下列的数式(参阅1)。
Ib(T)Ib(T0) x 2(T-T0)/10
例如，一个JFET输入运算放大器(例如美国国家半导体的LF411)在25 °C下的输入偏置电流为50pA，而一个更佳的挑选是美国国家半导体的LMP7731，它是一款双极输入运算放大器，其输入偏置电流为1.5nA。经过上述数式，咱们可以很快地核算出在85°C下，LF411的输入偏置电流变成3.2nA，超出LMP7731的两倍。
评价体系的取舍
速度、噪声和功耗关于某些规划来说或许相同重要，一个低噪声器材会耗费比较多的电流，而一个低功耗的器材则只可供给有限的带宽。一个战胜这些问题的办法是在恰当的运用中运用反补偿放大器。与单位增益安稳和速度较高这两点比较，反补偿放大器的长处除了本钱比较低之外，是其可在不影响功耗的情况下供给较大的带宽。
反补偿运算放大器最适合运用在电流-电压转化(跨阻)电路。在医疗仪器中，其间一个最遍及的运用是丈量血细胞中的含氧量，称为SPO2或饱满或外围氧气。图1所示为SPO2模块的框图，傍边的反补偿放大器(TIA)用来将来自光二极管的电流转化成电压。
图1 SPO2模块的典型框图
运用捷径缩短规划时刻
医疗仪器的最重要参数是噪声，它可以导致电路自身和邻近的设备发生严峻的搅扰。核算噪声是一项比较烦闷的作业，特别当您想核算出从电源、放大器、数据转化器以致外部组件，信号途径对信噪比的全体影响。
一般来说，医疗仪器电路都倾向选用较低的频率来作业，因而这些体系的规划人员一般会比较关心处于0.1到10Hz频带以内的噪声，也称为峰到峰噪声。但不幸地是，有些数据表并没有供给时域噪声(峰到峰)的数值，而只会供给电压或电流噪声密度的典型图表。除了等候电路的供货商供给丈量数据外，有一个快速的办法可协助核算出峰到峰的噪声量。
假定您计划运用美国国家半导体的LMP7731来核算峰到峰(0.1到10Hz)电压的噪声量，首要，在指定频带内的频率规模中挑选出一个点，例如是1Hz，那对比曲线时的数值就是5.1nV/√Hz (图2)，然后用下列的数式来核算噪声的根均方值(RMS)：式 1： enrms=“enf”√ln(10/0.1)， 傍边 enf 是在 1Hz 下的噪声经过以上的数式可得出10.9nV的总根均方值噪声，如要核算出峰到峰噪声，只需将这根均方值乘以6.6，这样便可得出72.2nV。这个预算的成果适当不错，它与数据表中列出的标准78nV很挨近。
图 2 LMP7731的输入电压噪声与频率的联系频率、电压噪声
假设数据表中的电压噪声密度图没有表明在1Hz下的噪声值，那您可以运用下列简略的方程式(数式2)来核算某频率下的数值。
式2：en=enb*√(fce/f)
傍边enb是宽带噪声(一般是在1kHz时的数值)，而fce 是1/f拐点，至于f是所重视的频率，在咱们的个案是1Hz。
举一个比如，美国国家半导体的LMV851在10kHz下的宽带噪声为10nV/√Hz。为了核算出根均方值噪声，首要要从图表决议出1/f拐点 (fce)的数值。运用数据表中的电压噪声密度图，这样便可找到fce大约等于300Hz。之后，运用以上的数式便可核算出 en=10*√(300/1)=173nV√Hz，而这就是在1Hz下的电压噪声，最终将这数值代入数式1中并将成果乘以6.6，便可得出2.4μV的峰到峰噪声量。
另一个需求考虑的是电流噪声。一般来说，假设电源的阻抗不是很大(>100kΩ)，您可以不考虑电流噪声，依然可获得一个很挨近的核算成果，就正如上述的比如相同。但是，假设电源的阻抗很大，那有必要运用相同的技巧来核算电流噪声，并且将电压和电流噪声以根均方值的方式相加。
决议速度的要求
正如运算放大器的噪声关于ADC的分辨率来说极为重要相同，带宽对保持体系的精确度也相同重要。为了将差错约束在1/2个最低有用位(LSB)，就需求进行一个快速的查看以决议放大器的带宽是否满足。除了运用杂乱和泛味的引导外，您还可以运用模仿/数字转化器的分辨率来敏捷核算出成果。办法是运用1/2(N/2)并且将成果乘以-3dB时的放大器频率 (参阅2)。
经过以上的捷径和一个14位的ADC，这个比如得出feff= 0.007813*f-3dB。关于图3中可装备增益为10的运算放大器(LMP7711来说)，在-3dB时的频率为1.7MHz。这样，最大带宽(处于1/2个LSB差错)便等于0.007813*1.7E6=13.3kHz。
图 3 便携心电图仪的框图
监督器材和通讯器材
大多数较新的医疗确诊仪器都设有无线通讯功用。现代的心电图仪(EKG或ECG)都可经过个人电子手帐(PDA)或其他的电脑外围设备把患者的数据于数分钟内传送到医师诊所或医院。放下无线数据传输所带来的优点，这类设备或许会对医疗器材构成严峻的搅扰，使其读数呈现过错。
为了防止这种搅扰，就有必要选用滤波器。但是，参加滤波器不单会增大设备的体积，并且还会添加规划的本钱。一个愈加节省本钱和方便的办法是运用可以按捺无线电频率(RF)噪声的组件(包含滤波器)。
结语
如今医疗设备范畴的趋势是为顾客供给更高价值的产品，即价廉物美且可以敏捷供给确诊成果的家居护理仪器。跟着技能不断进步，将会有更多的医疗设备经过电脑把数据即时地从患者的居所传送到医师诊所。此外，跟着用户对更多功用的需求，对便携医疗设备的精度要求将进一步进步以到达更精确的确诊，而这些都将依托规划人员不断的立异、长时间开发和对全面解决方案所作出的许诺。
