便攜式醫(yī)療設(shè)備正在改善提供給數(shù)百萬(wàn)患者的醫(yī)療水平。血糖儀、心率監(jiān)測(cè)儀、胃造影（ｇｉ）、無(wú)痛植入及許多其它設(shè)備為急慢性病癥患者的生活帶來(lái)福音。便攜式自動(dòng)除顫器可以在緊急情況下拯救患者的生命。運(yùn)動(dòng)表能自動(dòng)記錄使用者的心率，自動(dòng)測(cè)量距離，計(jì)算步數(shù)，并可最大限度實(shí)現(xiàn)增氧運(yùn)動(dòng)的效果。未來(lái)更多用于醫(yī)療的創(chuàng)新產(chǎn)品，將大大提高醫(yī)療保健的效率。

　　實(shí)際上所有這些便攜式產(chǎn)品都需要一個(gè)低功耗的微控制器獲取來(lái)自使用者或操作人員的命令，提供信息和進(jìn)行狀態(tài)更新。因?yàn)閹缀跛挟a(chǎn)品都是依靠電池運(yùn)行，所以應(yīng)重點(diǎn)考慮延長(zhǎng)電池壽命。這些產(chǎn)品對(duì)電池壽命的要求不同，一般二到十年更換電池。此外，這些受空間限制的產(chǎn)品通常需要高度集成的模擬元件，將信號(hào)置于適當(dāng)?shù)臈l件下并轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，以對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換。

　　便攜式醫(yī)療設(shè)備對(duì)微控制器的需求給半導(dǎo)體公司帶來(lái)了挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)通常是在功能特性、規(guī)格和空間限制之間進(jìn)行取舍，但是在便攜式醫(yī)療領(lǐng)域中很難進(jìn)行這些取舍。便攜式醫(yī)療市場(chǎng)的要求往往是相互矛盾的：既要求多功能，又要求小巧；既要求高性能模擬，又要求低功耗；既要求高處理能力，又要求電池壽命長(zhǎng)。這些產(chǎn)品需要有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ａｄｃ）、可調(diào)增益、電源管理系統(tǒng)和液晶顯示器。

　　本文將討論醫(yī)療電子市場(chǎng)中的一些創(chuàng)新產(chǎn)品，醫(yī)療設(shè)備行業(yè)的普遍趨勢(shì)，以及如何應(yīng)用片上系統(tǒng)微控制器改進(jìn)未來(lái)的設(shè)備。

　　創(chuàng)新

　　得益于超低功耗、高度集成微控制器的推出，能減輕病痛、提高患者保健和生活質(zhì)量的新產(chǎn)品大批量的走入市場(chǎng)當(dāng)中。

　�。幔洌觯幔睿悖澹洹。睿澹酰颍铮恚铮洌酰欤幔簦椋铮睢。螅螅簦澹恚蠊臼牵螅簦。辏酰洌濉。恚澹洌椋悖幔斓囊粋�(gè)子公司，該公司生產(chǎn)的ｅｏｎ脊髓刺激器是一種治療慢性病痛的植入式設(shè)備（圖１）。它的工作原理是，植入設(shè)備將溫和的電脈沖發(fā)送到脊髓附近的傳導(dǎo)區(qū)域，當(dāng)這些電脈沖穿過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)入大腦時(shí)，可遮蓋或中斷痛覺(jué)，取而代之的是一種舒適的感覺(jué)，稱(chēng)作“感覺(jué)異�！薄�

　　圖１．�。澹铮罴顾璐碳は到y(tǒng)已被批準(zhǔn)為治療軀干四肢慢性疼痛癥和腰椎手術(shù)失敗綜合癥（ｆｂｓｓ）的專(zhuān)業(yè)儀器。它的工作原理是：植入設(shè)備將溫和的電脈沖發(fā)送到脊髓附近的傳導(dǎo)區(qū)域，當(dāng)電脈沖傳入大腦時(shí)可中斷疼痛信號(hào)。

　　最近推出的另一種比較有趣的設(shè)備是智能藥丸（圖２）。它的工作原理是：患者將其吞咽下去，就可監(jiān)測(cè)胃腸道的情況。當(dāng)智能藥丸經(jīng)過(guò)胃腸道時(shí)，將數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)奖銛y式數(shù)據(jù)收集器中。與傳統(tǒng)胃腸道數(shù)據(jù)收集的方法相比，它的副作用更小，也更為方便。這種設(shè)備對(duì)小型化和電池壽命的具有極高的要求。

　　圖２．　智能藥丸：患者將其吞咽下去，監(jiān)測(cè)胃腸道情況

　　智能藥丸胃腸道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)表明，包括ｒｆｉｄ、ｚｉｇｂｅｅ、８０２．１５．４及其它專(zhuān)有協(xié)議的低功耗無(wú)線協(xié)議使醫(yī)療領(lǐng)域的創(chuàng)新上升到一個(gè)新水平。除了為病人設(shè)計(jì)的產(chǎn)品外，多家公司近來(lái)已發(fā)布了基于無(wú)線協(xié)議的資產(chǎn)跟蹤系統(tǒng)，用于跟蹤醫(yī)院設(shè)備和人員情況。

　　集成

　　具有板載微控制器的片上系統(tǒng)所提供的集成水平使便攜式醫(yī)療設(shè)備獲益匪淺。如果沒(méi)有高水平的模擬集成提供小型空間里的更多容量，就不可能產(chǎn)生這么多小型便攜產(chǎn)品。

　　圖３是現(xiàn)代微控制器的結(jié)構(gòu)圖，此微控制器可用作血糖儀或脈搏血氧儀等便攜式醫(yī)療產(chǎn)品的片上系統(tǒng)。集成的微控制器是運(yùn)行這些設(shè)備所需的唯一集成電路。用于醫(yī)療設(shè)備的微控制器具備如下特征：

　　高性能模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，通常１２ｂｉｔ以上；

　　用于自動(dòng)增益控制等信號(hào)調(diào)節(jié)的運(yùn)算放大器；

　　數(shù)模轉(zhuǎn)換器，有時(shí)用于反饋；

　　基于分段的液晶顯示器驅(qū)動(dòng)；

　　模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的高性能基準(zhǔn)電壓；

　　集成閃存卡和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ｒａｍ）內(nèi)存條；

　　能源管理系統(tǒng)和監(jiān)管系統(tǒng)，這些產(chǎn)品直接由一節(jié)硬幣型鋰電池或兩節(jié)堿性電池供電運(yùn)行。

　　圖３．　現(xiàn)代微控制器結(jié)構(gòu)圖

　　集成的優(yōu)勢(shì)包括：電路板面積減小、生產(chǎn)成本較低、方便采購(gòu)和功耗最小化。如果將閃存程序編輯到電路內(nèi)，集成閃存卡和ｒａｍ內(nèi)存條不僅可用作程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，還可用作資料記錄記憶器。

　　ｍｓｐ４３０ｆｇ４２７０微控制器是具有成本優(yōu)勢(shì)的高度集成設(shè)備中的一個(gè)典范。它由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可編程增益運(yùn)算放大器、高精度電壓基準(zhǔn)和液晶顯示器驅(qū)動(dòng)組成。用分立器件實(shí)現(xiàn)高水平模擬性能會(huì)增加大約１美元的材料成本，更不必說(shuō)采購(gòu)、物流和制造成本的增加了。在設(shè)計(jì)過(guò)程中很容易忽略這些額外開(kāi)