美国食物与药物办理局(FDA)指出：在医疗设备工业中，家庭卫生保健是开展最快的范畴。遭到人类平均寿数延伸，缓慢病患者越来越多以及保健本钱越来越高档原因的推进，越来越多更“智能”、“友爱”的医疗设备正在进入家庭消费商场。
这些医疗保健产品包括：血糖仪、数字血压计、血气分析仪、数字脉息和心率监督器、数字温度计、怀孕测验仪、透皮给药体系、透析体系和氧浓缩器等。其间许多仪器能够用无线办法经过互联网连接到医护人员的办公室，完成对重症患者的继续在线监督和确诊。
因为医疗电子产品运用的技能越来越杂乱，为了保证包括医护人员、病患自己以及最重要的家庭用户在内的每个人都能安全有用地运用这些产品，对这些产品的规划要求越来越高，而且其间许多要求或许存在抵触。关于规划师来说，一切这一切则意味着要在给定空间的芯片或电路板上完成更多的功用，一同尽或许低地下降功率。
“在挑选用于家庭保健电子产品的IC时，规划师面临的最大的问题是怎么合理地平衡各方面问题，如小尺度、低功率、低本钱、高可靠性、长寿数和高安全性等。”Microchip公司医疗电子产品部高档司理Steve Kennelly解说说，“需求多大的处理才能取决于医疗电子设备的运用者是谁。”
许多医疗电子设备的生产量都不是很大，因而很难经过自动化制作工艺取得较低的商场本钱。当然一个活跃的信号是这些产品中的单个电子器材(传感器、MCU、显示器、存储器等)的价格在不断下滑。
医疗电子设备面临的别的一个妨碍是怎么完成远高于非医疗电子设备所要求的密封性，而全面微型化使得密封性更难完成。
了解家用医疗电子设备的要求
对医师等专业人士来说操作医疗电子设备是称心如意的事，因为他们培训过这些仪器的运用。而对家庭患者来说，操作简略极其重要。走运的是，最新的高集成度芯片、杂乱的DSP和微操控器、高密度闪存和先进的微机电体系(MEMS)传感器都有助于完成这个方针。
“咱们欢迎这些看起来好像对立的要求，因为它们给咱们供给了立异的时机。”AMI半导体公司医疗业务部副总裁Todd Schneider表明，该公司的医疗电子规划许多都运用了专用规范产品(ASSP)和专用集成电路(ASIC)，“咱们进入医疗电子职业现已20多年了，因而十分了解这些设备所面临的技能应战。”
取决于详细的实践运用，每种保健医疗电子产品的功用优先级设置会有所不同。例如，关于便携式血糖计(常常运用一次性化学实验带)等产品来说，低本钱是优先等级最高的参数。而便携式家用透析体系有必要将可靠性和长寿数作为规划中最优先考虑的要求，本钱则在其次。像起搏器等可植入设备有必要具有高可靠性、小体积和长寿数，而且功耗要尽或许小，本钱在这种情况下不是首要的考虑要素。
尺度十分重要
因为人们对医疗电子产品提出了很多的功用要求，工程师不得不面临各种规划权衡。这意味着他们在决议运用何种类型的传感器、模数转换器、扩大和滤波、操控和数据处理、电源、显示器以及无线收发器电路时需求细心权衡。
尺度一般是首要的规划约束条件，特别是对医疗植入电子产品来说，最小的安排切入是肯定有必要的。这种植入产品一般包括一个传感器、一些信号处理电路或许一个发射器，一切这些器材需求装入微型导管或探针内然后刺进人体安排。小尺度也使医师或医护人员更简略将植入产品放进人的身体。
例如，一些包括了传感器、摄像机和射频发射器的智能药丸能够用来明晰和非侵入式地调查身体内部器官。DexCon公司的可植入式血糖监督器就选用了AMI半导体公司供给的超低功率ASIC体系级芯片，它经过402-405MHz频率规模内的射频传输功用接连监督糖尿病患者病况。
一次性血糖仪也将越来越小，现在的典型尺度与手持式个人数字助理(PDA)相同大。有些血糖仪乃至只要小型腕表那么大，但内部仍是包括了传感器、微操控器、液晶显示器(LCD)和电池。这些仪器一般运用光学或电气化学传感器丈量血糖值。患者只需刺破手指往一次性测验带上滴一滴血，血糖仪就能读出血糖值。机器和测验带的一次性运用也有必要得选用低本钱规划。
无线心电图(ECG)Holter监督仪是一个很好的微型化比方。运用ADI公司现有IC规划的这个监督器十分小，能够安装在ECG电极的背部。因为具有较低的噪声和大幅下降的搅扰信号，这种监督仪能够比传统规划供给更准确的信号。
下降功耗
更低功耗是医疗产品朝思暮想的方针，特别是电池供电和便携式家用设备。简略来说，功率下降意味着更长的电池寿数。它还能让规划师灵敏地运用更小的电池，充分发挥具有功率办理功用的最新MCU芯片的优势。
不过，低功耗并不总是与更小的电池尺度联络在一同。当运算才能要求很大时，就像耳蜗可植入听力设备那样，电池或许比电路的体积还要大。耳蜗可植入设备有必要作业在动态形式，静态的‘睡觉’形式很难运用。这些植入产品的供电一般来自配戴在耳朵外部的感应式电源，这些产品有必要运用快速时钟速率并以宽动态规模接连作业，因而要耗费很多的功率。
影响功耗的别的一个问题是IC的制作工艺。选用0.13μm工艺制作的IC具有比选用更宽线径制作的前代IC更大的漏电流和静态功耗。“咱们在制作过程中经过优化IC晶圆的化学成份来下降功耗。”AMI半导体公司的Todd Schneider表明。
下降IC的作业电压以及细心办理电容效应对削减漏电流大有协助。这正是医疗电子体系制作商选用(三维封装中)芯片堆叠办法替代在有限巨细的平面上揉捏每个器材占板面积的原因。
走运的是，有些特定的技能有助于办理功耗。例如，下降时钟速率和缩短动态形式下的作业时间都能够用来下降功耗。“关键是快速上电。”Schneider指出。唤醒芯片使其快速进入动态形式、并尽或许长地让它处于睡觉形式能够保证较低的功耗。
深化了解详细运用对IC功用的需求有很高的价值，它能够协助规划师用门电路以硬件办法完成一切必要的功用。尽管这种办法不是十分灵敏，但它的确能够显着削减芯片就任何不需求的功用，然后有用下降功耗。
Microchip科技公司的dsPIC33F系列微操控器供给三种作业形式供规划师挑选，每种形式有多种选项：闲暇、睡觉和浅睡。因而规划师能够更灵敏地调整功耗来习惯详细的运用(图1)。
TI公司最近推出了一款带有完好信号链的超低功率MCU，可用于各种便携式医疗确诊设备，如个人血压监督器、肺活量计、脉息血氧计和心率监督仪等(图2)。这款型号为MSP430FG4270的16位精简指令集处理器(RISC)SoC集成了全面的功用链，能够协助规划师开宣布低本钱的便携式医疗设备。
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| 图2：TI开发的这款高集成度MSP430FG4270 16位RISC MCU中集成了低功率、低本钱便携式医疗产品(如血糖仪)所需的首要功用模块。 |
共有5种低功率形式可用来延伸电池寿数。在待机形式，耗电只要1.1μA，作业电压为1.8到3.6V。在1MHz和2.2V时该器材耗电特别低，只要约250μA。在1万片订量时的单价为3.78美元，是业界同类芯片中最低的，据TI公司泄漏。
NEC微电子公司也推出了廉价的8位MCU，如78k0/Lx3系列，其间许多功用是专门为便携式保健电子运用规划的。这个全闪存器材集成了片上LCD操控器/驱动器，耗费很少的功率，在待机形式下只耗费2.3μA的电流。
业界在为超低功率的听力运用(如助听器)开发十分高质量的声响方面也有明显前进。AMI半导体公司的Ezairo 5910 ASSP集成了一个被称为听力增强器的柔性滤波引擎，能以极低的功率供给十分高质量的声响。这个听力增强器耗电小于1mA，能够供给高质量声响所需的彻底24位处理和长电池寿数。
DSP进入家用医疗电子产品
DSP在医疗电子产品中的运用也越来越广泛，它有助于处理杂乱的运算和下降功耗。它们在便携式医用超声波成像设备中有很大的效果，能够用来完成比曾经的二维产品更准确和更明晰的三维成像质量。
在ATM半导体公司规划的一款取得大奖的亚波段电子听诊器的中心部分中就配备有一款超低功率的DSP，该设备运用了选用过采样滤波组的信号处理技能。这款DSP供给21dB的扩大功用，与衰减声响信号的传统听诊器比较功用有了极大的进步。该器材作业在1.8V电压，只耗费4.1mW功率。整个电子听诊器的功耗为47mW，其间大部分功耗(43mW)是LCD读取设备耗费的。
Cochlear有限公司是一家耳蜗植入产品制作商，最近与AMI半导体公司一同为植入产品协作规划和制作了下一代根据DSP的SoC。这个根据DSP的规划在更小的封装内供给更强的运算才能。它们相同能供给较低功率(更长电池寿数)和较高质量的声响，这是使用传统的非DSP办法很难完成的。
不管是DSP、MCU、显示器、传感器仍是其它功用，为医疗运用挑选%&&&&&%有必要进行细心权衡。比方紧凑型闪存(CF存储器)，它广泛存在于比如上面说到的Holter监督仪之类的医疗设备傍边用于记载心脏ECG数据。这类存储器在消费类电子设备中十分遍及。但White Electronic Designs公司的战略开发总监Mark Downey指出，并不是一切的CF存储器都是相同的。
“咱们是第一家专门为了满意医疗设备的严格要求和先进功用而规划这种CF存储卡的公司。”Downey表明。他一同指出，为消费类运用规划的低本钱CF存储器不能满意医疗设备所要求的功用、损耗均衡、纠错和数据维护规范。
