醫(yī)療電子:從治病向保健延伸,便攜產(chǎn)品領風騷

　　用于個人醫(yī)療設備的超低功耗MCU或無線單片機必須支持三種低功耗策略：主動模式低功耗、待機(休眠)模式低功耗以及縮短工作狀態(tài)時間。便攜式設備或MCU在大多數(shù)時間處于關閉或低功耗狀態(tài)，然而，他們通常會保持某些功能，例如時鐘/日歷或報警器。雖然降低工作模式功耗十分重要，最小化喚醒時間也是延長電池壽命的關鍵。 MCU供應商，例如Silicon Labs，具有成熟的策略允許快速喚醒用于測試的MCU時鐘和模擬電路，然后重新進入低功耗狀態(tài)。

　　為遠程醫(yī)療應用選擇合適MCU架構的關鍵因素在于：確定個人醫(yī)療設備需要怎樣的內核處理性能。例如血壓監(jiān)視器與血糖儀相比有更低的內核處理性能要求。因此，25MHz 8位MCU能夠滿足大多數(shù)類型應用的需求。而另一方面，基于32位ARM MCU，例如Silicon Labs的Precision32系列 MCU，則更適合需要高性能內核處理要求的應用。為了滿足所有醫(yī)療設備的處理需求，Silicon Labs公司還提供了8位和32位混合信號單片機，是高性能和超低功耗的產(chǎn)品組合。

　　高集成性推動了醫(yī)療成像和便攜式醫(yī)療普及

　　據(jù)Altera 公司醫(yī)療業(yè)務部高級市場經(jīng)理John Sotir介紹，在增強醫(yī)療成像技術方面，半導體器件技術的進步直接導致了診斷質量的提高。

　　更常見的情況是，高性能便攜式醫(yī)療設備的日益普及。這在超聲應用中得到了很好的驗證。僅在幾年前，支持64通道和多種成像模式的高級超聲系統(tǒng)會含有多塊電子電路板和子系統(tǒng)，有很大的機箱。今天，性能相似的超聲電子設備可以安裝到一個筆記本電腦大小的機箱中。傳感器技術的進步提高了探測信噪比，可以在一個可編程邏輯器件中實現(xiàn)復雜的聚束技術。靈活的可編程器件支持超聲平臺在其生命周期中不斷進行改進。

　　半導體技術會繼續(xù)在一個器件中集成越來越多的功能，因此，更緊湊的高性能超聲平臺這一趨勢將持續(xù)下去。系統(tǒng)芯片(SoC)器件平臺能夠在封裝內部和外部集成高速I/O、容量更大的片內存儲器、更大的存儲器總線帶寬，以及硬件加速功能，例如DSP模塊、嵌入式處理器和可編程架構等，更加靈活，今后也不會過時，滿足了新系統(tǒng)的需求。這些高度集成的SoC器件降低了功耗，減少了器件數(shù)量，減小了PCB(印制板)面積，支持實現(xiàn)體積更小的超聲設備，例如，平板或者手持式產(chǎn)品，其成像質量與前一代機箱式設備相似。

　　可編程電源方案

　　Exar電源產(chǎn)品線副總裁James Lougheed介紹道，在醫(yī)療市場上，電源的主要技術趨勢有兩個方面。⒈當醫(yī)療設備從醫(yī)院的固定安裝向便攜式或入戶式轉變，這些產(chǎn)品對電源的要求也隨之發(fā)生了改變。諸如便攜式超聲儀等移動設備需要輕巧，可以靠電池供電，這促使設計工程師通過提高效率減少系統(tǒng)的能耗。⒉消費類和家庭保健市場的井噴推動了類似病人監(jiān)護儀這樣的產(chǎn)品不斷變化。這些產(chǎn)品在與其它設備交互工作的時候，需要更多的通信協(xié)議。數(shù)據(jù)分析的增加以及傳感技術的改善同樣推動了對更加復雜的處理器的需求，這也意味著需要更復雜的電源系統(tǒng)。

　　針對這些變化，Exar的解決方案是PowerXR，是一系列業(yè)界領先的可編程電源管理系統(tǒng)芯片。下一代處理器的更復雜的電源可以通過可編程電源解決方案進行輕松架構。這樣的解決方案利用數(shù)字化的控制和修改，能輕松實現(xiàn)復雜的電源定序、閾值調整和故障管理。無論是在系統(tǒng)構建過程中還是實際的動態(tài)運行中，可編程優(yōu)化功能可以對電源轉換進行優(yōu)化。由于XRP7724上類似PFM模式的功能能夠提高輕載效率，該技術同樣是便攜式應用的好選擇?！　?/p>

                 

　　移動健康需要為安全而設計

　　風河系統(tǒng)有限公司中國區(qū)總經(jīng)理韓青指出，移動健康(mHealth)正在成為熱門話題，可以看到以下明顯趨勢：

　　1. 圍繞mHealth將會涌現(xiàn)大量的企業(yè)并購、聯(lián)盟和知識產(chǎn)權授權。生態(tài)共生體系將會在整個行業(yè)的發(fā)展中起到重要作用，而單個公司單打獨斗將很難形成氣候;
　　2. 真正的價值將在于數(shù)據(jù)集成，而非所謂的“殺手級應用”;
　　3. 用戶為中心的設計將會成為成功的關鍵因素。

　　鑒于以上趨勢，參與mHealth的企業(yè)必須格外關注其核心戰(zhàn)略，特別是互操作性、安全性、標準化和靈活性都將是其中的關鍵考量。產(chǎn)品設計必須充分考慮到與其他產(chǎn)品的互操作性，而且必須是安全的、高效率的。這也就使DFS (Design for Safety/Security，為安全性而設計)這個概念顯得尤為重要。如果采用Commercial-off-the-shelf(COTS，商規(guī))的產(chǎn)品組件，就可以讓自己的產(chǎn)品立刻融入醫(yī)療健康領域的物聯(lián)網(wǎng)之中。

　　為此，風河已經(jīng)推出了醫(yī)療器材軟件開發(fā)平臺，其中包含了一系列專供醫(yī)療設備開發(fā)的完整軟件組合。這套立即可用的商規(guī)(COTS)開發(fā)與Run-Time平臺可協(xié)助醫(yī)療設備制造商設計出既安全又穩(wěn)定的產(chǎn)品。該平臺以風河的VxWorks為基礎而建構。同時，風河公司可提供基于VxWorks的VQS(Vender Qualification Summary)。VQS文件是在開發(fā)過程中，為避免開發(fā)中未知來源軟件或SOUP(無正式文件或由第三方開發(fā)且無開發(fā)過程控制證據(jù)的代碼)出錯帶來的開發(fā)風險，所需附上的說明文件。設備生產(chǎn)廠商不需再次為VxWorks操作系統(tǒng)撰寫文件，因此可更好的降低相關人員開發(fā)時間及成本，并可高效通過IEC 62304國際通用協(xié)調標準認證以及美國FDA(食品與藥品管理局)的驗證。

　　COTS軟件勢在必行

　　QNX軟件系統(tǒng)公司產(chǎn)品市場經(jīng)理Chris Ault同樣認為COTS重要。他說，從前，大多數(shù)醫(yī)療設備制造商都是自己編寫軟件。然而隨著醫(yī)療設備變得日益復雜，這種做法不再可行?，F(xiàn)在的醫(yī)療設備必須支持圖形用戶界面、安全的數(shù)據(jù)存儲、無線網(wǎng)絡遠程監(jiān)控和其他先進的功能。另一方面，一些復雜的醫(yī)療設備需要多核處理器。所有這些功能都需要一個非常先進、可擴展、已有多年設計和研發(fā)經(jīng)驗的操作系統(tǒng)。為了應對這些挑戰(zhàn)，眾多制造商正在其設備中使用商用現(xiàn)成的(COTS)操作系統(tǒng)。

　　盡管如此，許多設備制造商仍不愿意使用COTS軟件。例如，他們擔心不能清楚記錄軟件的開發(fā)流程，或一些軟件的來源未知。這些問題會使得設備制造商很難得到像美國FDA這樣的監(jiān)管機構頒發(fā)的設備核準證書。

　　事實上，并非所有的COTS軟件都是一樣的。例如，一些COTS軟件廠商向制造商提供其軟件的源代碼和使用得到驗證的數(shù)據(jù)。一些廠商還對其開發(fā)流程和歷史提供詳細的信息， 這提供了一個有助驗證其可靠性的審計跟蹤。在這種情況下，COTS軟件也許是醫(yī)療設備的一個理想選擇。事實上，IEC 62304正在迅速成為醫(yī)療設備軟件生命周期流程的一個全球標準，這意味著設備制造商將更多的使用COTS操作系統(tǒng)和其他現(xiàn)成的軟件。

　　QNX最新的適用于醫(yī)療設備的產(chǎn)品包括遵從IEC 62304標準的QNX Neutrino實時操作系統(tǒng)和通過 IEC 61508安全完整性3級認證(SIL 3)的QNX Neutrino實時操作系統(tǒng)安全內核。QNX還提供包括現(xiàn)場審核、使用得到驗證的數(shù)據(jù)和培訓課程等眾多服務，以幫助設備制造商滿足像FDA上市前的審批和510(k)等嚴格的合規(guī)性要求。

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