醫(yī)療電子設(shè)備革新：用戶定制、高性能、低功耗

醫(yī)療應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員正利用新型處理器和新技術(shù)來(lái)滿足客戶對(duì)用戶定制標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)、高速性能、更快的裝配時(shí)間、安靜地運(yùn)行和節(jié)省空間的需求。

隨著醫(yī)療成本不斷上升，以及快速進(jìn)行醫(yī)療診斷的需求，嵌入式醫(yī)療應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員正在著手解決一系列問(wèn)題——從基于標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)的用戶定制到高速性能，以及從縮短裝配時(shí)間到節(jié)省空間。

盡管來(lái)自英特爾（www.intel.com）等公司的嵌入式處理器是一個(gè)產(chǎn)品的靈魂和心臟，但以其為核心所搭建的系統(tǒng)也同樣重要。

Elma Bustronic公司的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)Justin Moll，已經(jīng)在第一時(shí)間洞察到了客戶當(dāng)前的需求。Elma Bustronic (www.bustronic.com)是一家生產(chǎn)基于用戶定制和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)平臺(tái)及背板的供應(yīng)商，推出了一系列基于Advanced TCA、CompactPCI/2.16，MicroTCA、VME、VME64x、VXI、VPX和VXS架構(gòu)的背板。

“在公司所有的部門(mén)里，我們都能看到了大量的用戶定制設(shè)計(jì)和定制產(chǎn)品。我們?nèi)课鍌€(gè)部門(mén)都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是我們都融入了模塊化設(shè)計(jì)的理念。我們有擁有多個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)，人們可以此為出發(fā)點(diǎn)，但它們都是十分非常靈活的設(shè)計(jì)，并且對(duì)我們來(lái)講，很容易將它們定制為某個(gè)特定的配置。這樣做可以節(jié)省客戶的時(shí)間、精力和金錢(qián)…通過(guò)縮短加工過(guò)程、減少定制等等?？蛻袅私獾交A(chǔ)的平臺(tái)已經(jīng)過(guò)全面測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，幾乎可以輕松地通過(guò)裁翦方案來(lái)滿足其需要，” Moll表示。

醫(yī)療診斷：高性能

Moll指出，特別是在醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域，盡管經(jīng)濟(jì)因素影響了一些較大的背板和基于系統(tǒng)的業(yè)務(wù)，但仍有很多新的、令人感興趣的設(shè)計(jì)不斷涌現(xiàn)。“舉例來(lái)說(shuō)，”Moll說(shuō)，“這些系統(tǒng)普遍要求更高速的性能，用于滿足數(shù)據(jù)采集、成像和處理器密集型計(jì)算的要求。這些功能的執(zhí)行速度越快越好。例如，像MRI（核磁共振）機(jī)或大型掃描設(shè)備，很顯然它們都是非常昂貴的機(jī)器，病人排長(zhǎng)隊(duì)等待檢查，并且這需要花費(fèi)醫(yī)院人員大量的寶貴時(shí)間來(lái)操作這些設(shè)備。如果能加快機(jī)器完成掃描的時(shí)間，這將為醫(yī)院大幅全面降成本和創(chuàng)造巨大的價(jià)值，并且病人的檢查過(guò)程也變得沒(méi)有那么繁瑣。此外，如果掃描時(shí)可能會(huì)要用到放射性的涂料，那會(huì)希望接觸放射性涂料的時(shí)間越短越好。因此，能將掃描時(shí)間綜短一半的系統(tǒng)，將產(chǎn)生巨大而積極影響。”

同樣，美國(guó)瑞傳科技公司（www.portwell.com）公司產(chǎn)品銷(xiāo)售主管Frank Shen也指出，對(duì)醫(yī)療成像存在更高性能的需求。瑞傳科技公司（American Portwell Technology）的產(chǎn)品包括單板電機(jī)、嵌入式電腦、專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)平臺(tái)、機(jī)架式電腦、通訊設(shè)備以及人機(jī)界面。

“這的確由顯示技術(shù)推動(dòng)的，因?yàn)榉直媛首兊迷絹?lái)越高... 響應(yīng)時(shí)間必須加快，特別是在各種醫(yī)療成像配準(zhǔn)場(chǎng)合。醫(yī)療成像需要更高的顯示分辨率。作為一家嵌入式解決方案供應(yīng)商，特別是嵌入式視頻方案，視頻的性能必須趕上其它市場(chǎng)上的醫(yī)療應(yīng)用外圍設(shè)備，如超聲或CT及用于數(shù)字式X光成像的檢查的其它掃描成像處理。事實(shí)上，如今有些數(shù)字式X光成像檢查現(xiàn)在規(guī)定了圖像的最低分辨率，”他解釋道。

除了大型掃描設(shè)備之外，還有小型醫(yī)療設(shè)備和醫(yī)療儀器，其要求電子裝配和組合。“在許多應(yīng)用中有很多定制要求并采用我們的模塊化設(shè)計(jì)，對(duì)我們來(lái)講，實(shí)現(xiàn)客戶需要的不同配置是件很輕松的事，” Moll進(jìn)一步表示。

裝配時(shí)間長(zhǎng)：必須縮短

醫(yī)療設(shè)備的另一個(gè)趨勢(shì)是，要求存在通過(guò)設(shè)計(jì)節(jié)省裝配時(shí)間的要求。舉個(gè)例子——表面貼裝LED其可裝配到PCB上，用于醫(yī)療設(shè)備。Elma Bustronic公司開(kāi)發(fā)出了可以通過(guò)波峰焊接機(jī)而不會(huì)受損的高溫LED。“因?yàn)椴恍枰槍?duì)LED的單獨(dú)焊接組裝流程，從而節(jié)省了很多時(shí)間，” Moll解釋。 “在外殼方面，我們可以打造一款擠壓鋁模設(shè)計(jì)，只要用到少數(shù)幾個(gè)元器件和幾個(gè)螺絲釘。這種擠壓方式同時(shí)也便于插入和放置不同的機(jī)箱組件、條帶（tapped strip）、EMC觸點(diǎn)/墊圈以及螺栓/方螺母。同樣，這意味著可以縮短儀器外殼和其它醫(yī)療設(shè)備外殼的裝配時(shí)間。裝配時(shí)間是一個(gè)隱性的成本?？赡軙?huì)有人能提供一個(gè)簡(jiǎn)單、廉價(jià)的金屬板解決方案，但如果你的組裝時(shí)間和不定成本大大增加，那你就根本省不下什么錢(qián)。”他說(shuō)。

節(jié)省空間

空間是無(wú)處不在的額外費(fèi)用，因而許多廠商把眼光投向了可以節(jié)省空間的設(shè)計(jì)。

對(duì)于American Portwell公司而言，超緊湊是這場(chǎng)競(jìng)賽的名稱。“越小越好，這也同樣意味著節(jié)省成本，” Shen表示。 “然而在我們開(kāi)始關(guān)注不同的形狀因子（form factor）之前，市場(chǎng)趨勢(shì)是：不同的形狀因子來(lái)自不同標(biāo)準(zhǔn)（如納米ITX主板、Pico - ITX板以及其它標(biāo)準(zhǔn)）”。

“這是一個(gè)非常靈活的設(shè)計(jì)，我們可以對(duì)這個(gè)擠壓設(shè)計(jì)進(jìn)行任何尺寸的裁剪，可以實(shí)現(xiàn)一系列非常精確的尺寸和配置用于這一模塊化外殼，同時(shí)定制部件數(shù)量最少。基于Eurocard（一個(gè)印刷電路板的歐洲標(biāo)準(zhǔn)格式）的外殼以1U遞增，所以你的容量是1U、2U、3U或4U高，等等。然而，Type 35型的尺寸可以精確到毫米，提供一款量身定做且沒(méi)有沉重的定制成本負(fù)擔(dān)的解決方案，“Moll指出。

低功耗需求

據(jù)Shen表示，醫(yī)療電子市場(chǎng)的其它趨勢(shì)包括：

降低功耗。低功耗設(shè)計(jì)不僅是出于對(duì)環(huán)境的考慮，而且還降低了運(yùn)營(yíng)成本。省電意味著節(jié)省能源，也就相當(dāng)于是省金錢(qián)。這在American Portwell所涉及的領(lǐng)域全面發(fā)生，而醫(yī)療算是其中之一。為此，該公司推出了一款基于英特爾Atom處理器的低功耗產(chǎn)品。

? 更低成本的基于英特爾架構(gòu)嵌入式計(jì)算解決方案。英特爾，與基于RISC傳統(tǒng)架構(gòu)相比，仍有相對(duì)高的成本，從微處理器成本的角度來(lái)看。

? LiPPERT Embedded Computers（www.lippertembedded.com）公司也推出了一系列基于英特爾處理器的嵌入式計(jì)算機(jī)模塊和系統(tǒng)。

? 安靜地工作。在醫(yī)療環(huán)境中，用戶和患者不希望有太多噪音。無(wú)風(fēng)扇或無(wú)聲是必須的。通常，一個(gè)功能強(qiáng)大的CPU會(huì)要求有一個(gè)強(qiáng)大的散熱設(shè)備，如風(fēng)扇和散熱片，但通過(guò)采用當(dāng)前的低功耗技術(shù)，這些散熱片以及風(fēng)扇所產(chǎn)生的噪音都將消失。幸運(yùn)的是，Shen 表示，客戶愿意為更先進(jìn)的技術(shù)買(mǎi)單，所以這不是問(wèn)題。

? 質(zhì)量管理體系。醫(yī)療應(yīng)用采用的標(biāo)準(zhǔn)比任何其它行業(yè)都要高，所以醫(yī)療領(lǐng)域要滿足不同等級(jí)的ISO標(biāo)準(zhǔn)。另一個(gè)原因是，醫(yī)療儀器必須符合FDA的要求。此外，American Portwell公司通過(guò)了ISO 13485認(rèn)證。ISO 13485是一個(gè)專(zhuān)門(mén)針對(duì)醫(yī)療公司的質(zhì)量管理體系。

醫(yī)療市場(chǎng)中非常精通質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的其它系統(tǒng)供應(yīng)商包括Advantech公司（www.advantech.com），這是一家提供電子產(chǎn)品的供應(yīng)商，產(chǎn)品為密封單元，包括含熱和聲學(xué)屬性，旨在提供電磁干擾控制、延長(zhǎng)使用壽命、認(rèn)證，以及遵守嚴(yán)格的規(guī)則和法規(guī)，如UL60601 – 1、EN60601 - 1以及ISO 13485認(rèn)證。

? 支持更長(zhǎng)的產(chǎn)品周期。醫(yī)療行業(yè)要求對(duì)產(chǎn)品有超長(zhǎng)的服務(wù)支持周期，這就是為何要產(chǎn)品有長(zhǎng)壽命，Shen解釋?zhuān)蛻粢螽a(chǎn)品至少具有5至7年的使用壽命。

? 安全。Shen指出，將嵌入式計(jì)算機(jī)/計(jì)算更多地用于醫(yī)療領(lǐng)域是一種趨勢(shì)。為了做到這一點(diǎn)，將硬件和軟件結(jié)合形成一個(gè)虛擬化解決方案，支持不同的操作系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)單處理器硬件平臺(tái)。為了安全，他表示American Portwell公司和LynuxWorks公司（www.lynuxworks.com）展開(kāi)合作，以推出更加安全的虛擬化包，同時(shí)使得其能夠滿足醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)的安全要求。

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