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跟着医疗装备进入家庭，医疗设计项目师逐渐将半导体用作医疗装备的根蒂根基元器件。
作者： 年夜康健派编纂 来历： e时代 2018-09-11 12:41:52
跟着医疗装备进入家庭，医疗设计项目师逐渐将半导体用作医疗装备的根蒂根基元器件。
半导体技能为开发体积更小、功效更强盛的家用医疗装备摊平了门路。对于在患者而言，体积更小的便携式装备象征着改良医疗照顾护士、削减病院就医次数以及降低医疗用度。要于家庭情况中阐扬效用，医疗装备就必需操作简朴而且期近使误操作的环境下也能确保保险。
跟着需要于家出格照顾护士的老龄化人口（昔时的婴儿潮）的日趋增多，对于家庭医疗保健装备的需求也进一步加年夜。按照世界卫生构造统计，2006 年，全世界60岁及60岁以上的人口数目为 6.5亿。 到 2025年这个数字估计将到达 12亿。于美国，此刻65岁及65岁以上的人口于总人口中所占的比例比之前更年夜，并且预期这个数字鄙人个世纪会稳步增长。
有相称多的现代半导体器件锁定了提供文娱以及通讯的家庭及手持消费电子装备。年夜部门专业设计常识，以至包孕此中一些装备，对于在实现最新一代家庭医疗保健装备十分有效。若把这些设计与高机能传感器以及数据收罗装备相联合，由此造成的产物组合可以嵌入到可于家庭情况中使用的医疗级体系中。
半导体产物已经经成为家庭医疗保健装备的催化剂。靠得住的、高机能的传感器、放年夜器、提取以及数字化切确旌旗灯号的数据转换器，和可以对于获守信号举行繁杂阐发的嵌入式处置惩罚器证明了这一点。
本文对于最近集成电路 （IC） 技能的新成长（如传感器、数据转换器、以及嵌入处置惩罚的成长）怎样对于家庭医疗保健装备起到鞭策作用举行了概述。
传感器
当今的诊断丈量体系都基在集成体系，如针对于糖或者以至胆固醇用在监控临床相干的详细方针物资的主动化家庭测试体系。 来自 Thermo Scientific、拜尔以及其它的临床试验室体系可以对于单个血样举行多项丈量。丈量包罗一个用在辨认方针物资的传感层，该传感层对于方针物资加以辨认后天生一个可被转换器辨认的物理化学旌旗灯号。血液葡萄糖监督器就是上述丈量历程的示例装备。葡萄糖试纸中包罗有酶，选择性地将葡萄糖转换成可丈量的产品。这一转换历程天生与葡萄糖程度成反比的可用电流表测患上的电子流。
半导体器件已往始终被用在给传感器提供放年夜器或者数据转换器接口，但此刻已经经被扩大到用在提供现实的传感器件。硅传感器包孕基在运动传感器被用在加快、重力牵引以及歪斜量丈量的微型电机体系（MEMS）和被用在扭转量测的陀螺传感器。此种别中的其它产物包孕：
电容-数字转换器。
阻抗-数字转换���器。
使用LED的光子体系。
光电二极管。
数据转换器
常常与高精度放年夜器联合使用的数据转换器是传感器之间的焦点旌旗灯号处置惩罚模块，可以数字化以及驱动传感器。模仿-数字 （AD） 转换器等产物使患上低功耗、高精度的体系成为可能。逐渐靠近寄放器以及 - 转换器也一样满意这些体系的分辩率测及量旌旗灯号带宽要求。要选择最好转换器，必需思量功率耗损、分辩率以及速率。
嵌入式处置惩罚
要实现临床情况之外的紧凑的、电池供电用的医疗诊断以及监测，高机能、低功率、低成本、保险的嵌入式处置惩罚是必可不少的。嵌入式处置惩罚器节制了整个装备，同时对于收罗到的旌旗灯号举行现场繁杂阐发，起首验证品质，然后将其转换成医学上有效的信息，然后将成果以可被理解的格局转给病人。处置惩罚器可能还会卖力治理无线或者（有线） 毗连，用在将患者的数据传送给大夫。一个用在非侵入式地监督有关或人康健状态的要害生命体征的腕表巨细的装备，其实不是天方夜潭。
当开发职员追求更高机能同时想将体系成本以及功耗降至最低的时辰，一款集成式数字旌旗灯号处置惩罚器（DSP）以及多点节制单位（MCU）会是有帮忙的。例如，现有的最新技能提供了强盛的处置惩罚速率以及强盛到750 MHz，还提供对于包孕USB、以太网、无线收集、蓝牙及LCD于内的有线以及无线通讯的广泛毗连性撑持。此外，有些处置惩罚器提供的专利技能，可以加强对于常识产权以及代码的掩护。
繁杂的家庭装备
经由过程半导体技能实现的家庭医疗保健装备示例，如Wholter 一款夜间肺部监督器以及Wheezometer 一款小我私家哮喘评估装备。这两款产物均由KarmelSonix公司研制开发 一家鞭策哮喘节制范畴医疗装备技能开发的公司。上述两款装备解决了全世界规模内跨越4800万哮喘患者对于举行自我评估以及节制其哮喘症状的要害需要，于此以前只要临床大夫事件所或者病院才有威力提供如许的办事。
为了举行妥帖的医学医治，哮喘评估或者多变量肺活性测定的成果必需及时而正确。于已往，仪器的靠得住性等级仅依靠在肺活计技能，这类仪器凡是被放于病院或者医师的办公室，使患上于家或者于路途中的哮喘患者具备必然危害。为了将这一主要的病人照顾护士从专业机构转移抵家中，Karmelsonix公司于这些产物中使用高速DSP芯片以及切确旌旗灯号处置惩罚元器件，以确保哮喘患者可以得到有关其 喘气率 的正确、靠得住的评估数据。喘气率是一个动态的、哮喘爆发的主要指标。哮喘患者可使用这些医疗装备对于症状举行初期自我评估，这是准确用药的底子。
继承会商呼吸装备产物示例，这些产物用到了一种专利的无创压电式声学肺部剖解传感器阵列。 经由过程一个四通道的低噪声放年夜器收罗旌旗灯号，然后经由过程一个六通道同步采样16 位AD转换器数字化。然后这一种高分辩率的旌旗灯号可以被送入一个处置惩罚器（诸如前面提到的集成DSP以及MCU）举行旌旗灯号阐发。一个电压监测器可确保所有电路运转于准确的旌旗灯号以及电源电位。该旌旗灯号链路与装备公司的设计专业常识以及软件相联合，可为于家或者于路途中的患者提供产物机能能于医学上可以接管的产物，促成患者的准确自我医治或者诊断撑持。
简朴的家庭装备
很多家庭康健撑持装备于功效方面要简朴患上多，但对于在挽救生命以及避免不测变乱起着至关主要的作用。 例如，来自Zoll Medical公司的Pocket CPR 产物被放置于对于心脏发病作病人举行CPR（心肺复苏术）的救护职员手中。该装备用在丈量胸部压缩深度，为救护职员提供声音以及视觉反馈，以便调解到适量深度以及准确率。该装备还提供语音唆使，这可以给相对于较缺少经验的救护职员决定信念，或者奉告经验富厚的医护职员以准确的技巧。经由过程接纳一款对于救护职员手中的器件运动举行切确丈量的加快度计，可实现这一功效。于美国，突发性心跳骤停是致使灭亡的重要缘故原由，按照Sudden Cardiac Arrest Association（突发心脏骤停协会）声称，每一年有300，000人逝世在此。高品质的胸部压缩可以将患者从逝世神手中夺回。
或者者是更简朴的，由 Motion Knowledge Systems公司开发的FallSaver产物，可用在那些需要帮忙才气挪动的病人。医护职员不成能一直于场监护可能自行走动的卧床病人，由于他们有些是有痴呆症或者是不肯意打搅医护职员。这凡是会致使衰弱性颠仆，不管是于精力医院、于家里、照旧于休养院。将小片FallSaver 附着于病人的年夜腿上，并提供长达两个礼拜的病人挪动环境的持续监测，出格是确定其是试图站立照旧走动的动作。然后，FallSaver单位发出警报，并向护士呼叫站或者关照职员携带的无线电装备发送无线电旌旗灯号。抱负环境下，于患者颠仆以前，该关照可以去到床边帮忙患者举行想要的挪动。此装备也是经由过程加快度计来实现的，其提供了数字格局的运动信息，以对于运动模式举行倏地算法阐发。除了了于前面提到的加快度计，下一代三轴加快度计可接纳更小封装以及具备更低功耗的环境下提供更高级另外功效。例如来自Analog Devices公司的 ADXL345 以及 ADXL346.
毗连性以及电源
毗连性以及电源是将来家庭医疗保健装备的两个焦点要素。于糖尿病的治理上，于许多环境下，具有正确地未来自诊断装备的临床读数传输给医护专业职员的功效与病人的自我监护威力一样至关主要。例如，一个正确的ECG（心电图）电流波形只可以经由过程打印输出或者经由过程一个电子通讯信道传输以旌旗灯号的情势提供应临床大夫。于已往，要到达这个目的，ECG装备不能不间接毗连到计较机上，而计较时机对于病人带来潜于的电气风险。USB 断绝器 最新的科技前进，可以降服这一问题，经由过程提供从病人与计较机，收集的全电断绝的同时，仍可以实现全功效心电图以及计较机毗连性。
丈量前端还需要少许的功率来驱动放年夜器以及用来收罗并数字化心电图旌旗灯号的数据转换器。断绝电源由直流-直流转换器提供，从而无需对于电池充电以及改换电池。可以接纳这种装备来设计实现很多需要间接电气接触病人身体的家庭保健装备，和实现经由过程USB间接毗连到计较机的功效，从而提供对于成果举行存储、阐发、传输的完备功效。这些技能也会让医学项目师更易切合最新版IEC 60601的要求。
经由过程开发出立异性IC，半导体公司改良了全世界病人的医疗照顾护士品质。
医学项目师以半导体技能为根蒂根基，开发针对于疾病治理、康健与保健以及药品运输的家庭医疗保健体系。便携式以及家用医疗保健产物于半导体设计方面的年夜部门革新借用了从其它便携式消费产物（如挪动德律风、媒体播放器）的经验，如挪动德律风、媒体播放器。这于电源治理、运动检测以及射频传输等方面尤为云云。然而，要准确地检测以及阐发低电平、繁杂的临床信息，具备精度地旌旗灯号放年夜、转换以及处置惩罚方面的专业常识仍旧是基本的。
结论
对于家用医疗装备需求的不停增加使患上体系要求变患上日趋繁杂，对于医疗装备设计者的要求越发苛刻。这些设计者必需缩减下一代便携医疗装备的尺寸、进一步简化其操作以及提高其机能。这些体系级的需求象征着模仿半导体系体例造商必需可以或许应答冲破积木搭建式集成电路的应战，以使患上新一代产物设计成为可能。开发出具备立异功效的将来医疗装备将愈来愈多地依靠在体系以及模仿IC 设计职员之间连续而有用的信息同享。如许的信息同享使患上半导体技能于设计转变糊口的产物中阐扬踊跃作用。
医疗装备 医疗保健 心电图
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