手持式醫(yī)療電子設(shè)備的設(shè)計實現(xiàn)

隨著醫(yī)療電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，用于個人保健的移動手持式醫(yī)療電子設(shè)備也同樣在快速發(fā)展。不管是手持式除顫儀還是動態(tài)血糖監(jiān)視儀，設(shè)計這類產(chǎn)品都不是一件容易的事。選擇適當(dāng)?shù)脑M足設(shè)計規(guī)范要求、盡可能降低成本、確保設(shè)計方案的功率、特別關(guān)注產(chǎn)品的實際大小等等，都是在產(chǎn)品設(shè)計過程中必須考慮的問題。除此之外，還必須確保產(chǎn)品簡單易用，所用的元件符合FDA要求。比如，其中一項規(guī)定是要求用于醫(yī)療電子設(shè)備的元件必須五年內(nèi)不停產(chǎn)。由于這些限制，醫(yī)療電子設(shè)備的設(shè)計人員還必須關(guān)注如何縮短設(shè)計周期、減少元件數(shù)量、降低產(chǎn)品成本。

當(dāng)前的設(shè)計方法

圖1和圖2是目前市場上流行的兩款手持式醫(yī)療電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。圖1是血糖監(jiān)視儀的結(jié)構(gòu)框圖，圖2是血壓監(jiān)視儀的結(jié)構(gòu)框圖，圖3是它們的電源管理單元。

圖1：血糖監(jiān)視儀的結(jié)構(gòu)框圖。

這兩種設(shè)備在基本電路構(gòu)造上非常相似，只是連接的傳感器有所不同。

這種典型的手持式醫(yī)療電子設(shè)備主要包含內(nèi)核(執(zhí)行所有數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)級管理任務(wù)的微控制器)，以及外設(shè)元件。其中，外設(shè)元件包括：
1. 傳感器，血糖監(jiān)視儀中的有創(chuàng)／無創(chuàng)生物傳感器，或者血壓監(jiān)視儀中的血壓傳感器；
2. ADC，將從轉(zhuǎn)換器得到的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字形式；
3. 輸入信號處的濾波器，用于濾除噪聲；
4. LCD控制器以及向用戶顯示相關(guān)信息的LCD；
5. USB接口，可與PC同步，顯示并存儲數(shù)據(jù)；
6. 非易失性快閃存儲器，可存儲代碼與數(shù)據(jù)；
7. 包含升壓轉(zhuǎn)換器與線性穩(wěn)壓器的電源管理系統(tǒng)。

外設(shè)元件都在微控制器外部，通過通用GPIO或?qū)Ｓ靡_連接到微控制器。

然而，這種設(shè)計方法存在一些局限性，主要體現(xiàn)在以下方面：由于全部使用外部元件，所以元件數(shù)量很多，需占用較多的PCB空間；外部元件越多，PCB走線上感應(yīng)噪聲的幾率就越大；所有元件是需經(jīng)過FDA認(rèn)可；硬件與軟件開發(fā)時間延長；很難方便地對設(shè)計方案加以改動。