設(shè)計便攜式醫(yī)療電子系統(tǒng)時的IC器件選擇

隨著人們對自身健康狀況的日益關(guān)注，便攜式超聲波診斷設(shè)備、血壓計、血糖計等個人健康監(jiān)護(hù)設(shè)備開始獲得市場青睞。醫(yī)療電子技術(shù)不斷發(fā)展，不同的醫(yī)療設(shè)備具有不同的技術(shù)發(fā)展趨勢。即便同類設(shè)備，也會因?yàn)楫a(chǎn)品的具體應(yīng)用而有不同的技術(shù)要求和發(fā)展方向。例如，超聲臨床設(shè)備要求低噪聲、寬動態(tài)范圍等高性能指標(biāo)；而便攜系統(tǒng)則要對性能和功耗進(jìn)行權(quán)衡，為了滿足便攜性需求，要求器件具有低功耗和高集成度特性。便攜式保健產(chǎn)品則要求保持良好的可重復(fù)性，產(chǎn)品在整個工作溫度范圍、工作電壓和使用周期內(nèi)具有極低的漂移。

　　如何選擇恰當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計，以滿足便攜式醫(yī)療電子產(chǎn)品在功耗、性能和價格等方面的要求，已成為醫(yī)療設(shè)備制造廠商面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步有力促進(jìn)了醫(yī)療電子設(shè)備向低功耗、小尺寸、高集成度的方向發(fā)展。半導(dǎo)體廠商需要全面分析具體系統(tǒng)的規(guī)格要求和不同參數(shù)在系統(tǒng)中的重要性，以便提供高性價比的解決方案。

　　降低系統(tǒng)功耗

　　通用便攜式醫(yī)療設(shè)備的原理框圖，該系統(tǒng)需要大量的功能電路：從采集傳感器輸出的模擬前端到顯示結(jié)果的顯示器控制、電池充電、電源|穩(wěn)壓器管理等。基于這種架構(gòu)的便攜式醫(yī)療設(shè)備要求低功耗和較寬的工作電壓范圍(直接由電池供電)，為了簡化設(shè)計、減小產(chǎn)品尺寸，要求器件具有極小的封裝外形。

　　為了滿足系統(tǒng)功能要求，Maxim開發(fā)出多種產(chǎn)品，從基于低功耗微處理器的數(shù)據(jù)采集器到有效延長電池壽命的低功耗電源管理電路。為了簡化系統(tǒng)設(shè)計、減少器件數(shù)量、降低系統(tǒng)功耗，Maxim推出了高度集成的混合信號微處理器，以及智能化更高的電池和電源管理芯片。

　　提高測量精度

　　便攜式醫(yī)療設(shè)備需要頻繁測量溫度，以便修正傳感器的溫度特性。溫度測量器件有多種選擇，例如：熱敏電阻、PN結(jié)、提供線性輸出的集成電路等。器件的選擇取決于尺寸、成本、功耗以及精度等多項指標(biāo)。提高傳感器的精度是改善便攜式醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵。

　　以血糖儀的檢驗(yàn)系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)利用電化學(xué)反應(yīng)檢測病人的血糖度，測試精度對溫度的變化非常敏感。因此，需要對環(huán)境溫度進(jìn)行測量以修正室溫測量參數(shù)。另外，還需要避免儀器|儀表工作在超出精度范圍限制的溫度之外，這一點(diǎn)對于便攜產(chǎn)品尤其重要，因?yàn)檫@些產(chǎn)品常常工作在炎熱或寒冷的室外環(huán)境。

　　通用系統(tǒng)框圖同樣適合血糖儀測量，傳感器端口用于連接血糖電化學(xué)反應(yīng)測試條，溫度傳感器用于測量環(huán)境溫度，該傳感器可以采用外部器件，也可以使用芯片內(nèi)部的傳感器，或者對兩者的溫度都進(jìn)行測量。

　　降低系統(tǒng)成本

　　單芯片溫度傳感器是低成本應(yīng)用的理想選擇。為了降低系統(tǒng)成本，可以利用芯片的內(nèi)部溫度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，補(bǔ)償血糖傳感器所處位置的外部溫度。系統(tǒng)可利用測量值修正傳感器溫度，提供精確讀數(shù)。溫度讀數(shù)對應(yīng)于二極管的實(shí)際結(jié)溫，對于連續(xù)監(jiān)測溫度變化的系統(tǒng)，可以直接使用溫度讀數(shù)。對于需要獲得封裝外部溫度的應(yīng)用，需要對讀數(shù)進(jìn)行調(diào)整才能得到更準(zhǔn)確的數(shù)值。

　　校準(zhǔn)的關(guān)鍵因素在于，保證溫度傳感器測量的是葡萄糖測試反應(yīng)發(fā)生處的溫度，即葡萄糖測試條所處位置。測試設(shè)備應(yīng)該考慮到任何影響產(chǎn)品精度的溫度偏差。