医疗电子:从治病向保健延伸,便携产品领风骚

　　用于个人医疗设备的超低功耗MCU或无线单片机必须支持三种低功耗策略：主动模式低功耗、待机(休眠)模式低功耗以及缩短工作状态时间。便携式设备或MCU在大多数时间处于关闭或低功耗状态，然而，他们通常会保持某些功能，例如时钟/日历或报警器。虽然降低工作模式功耗十分重要，最小化唤醒时间也是延长电池寿命的关键。 MCU供应商，例如Silicon Labs，具有成熟的策略允许快速唤醒用于测试的MCU时钟和模拟电路，然后重新进入低功耗状态。

　　为远程医疗应用选择合适MCU架构的关键因素在于：确定个人医疗设备需要怎样的内核处理性能。例如血压监视器与血糖仪相比有更低的内核处理性能要求。因此，25MHz 8位MCU能够满足大多数类型应用的需求。而另一方面，基于32位ARM MCU，例如Silicon Labs的Precision32系列 MCU，则更适合需要高性能内核处理要求的应用。为了满足所有医疗设备的处理需求，Silicon Labs公司还提供了8位和32位混合信号单片机，是高性能和超低功耗的产品组合。

高集成性推动了医疗成像和便携式医疗普及

　　据Altera 公司医疗业务部高级市场经理John Sotir介绍，在增强医疗成像技术方面，半导体器件技术的进步直接导致了诊断质量的提高。

　　更常见的情况是，高性能便携式医疗设备的日益普及。这在超声应用中得到了很好的验证。仅在几年前，支持64通道和多种成像模式的高级超声系统会含有多块电子电路板和子系统，有很大的机箱。今天，性能相似的超声电子设备可以安装到一个笔记本电脑大小的机箱中。传感器技术的进步提高了探测信噪比，可以在一个可编程逻辑器件中实现复杂的聚束技术。灵活的可编程器件支持超声平台在其生命周期中不断进行改进。

　　半导体技术会继续在一个器件中集成越来越多的功能，因此，更紧凑的高性能超声平台这一趋势将持续下去。系统芯片(SoC)器件平台能够在封装内部和外部集成高速I/O、容量更大的片内存储器、更大的存储器总线带宽，以及硬件加速功能，例如DSP模块、嵌入式处理器和可编程架构等，更加灵活，今后也不会过时，满足了新系统的需求。这些高度集成的SoC器件降低了功耗，减少了器件数量，减小了PCB(印制板)面积，支持实现体积更小的超声设备，例如，平板或者手持式产品，其成像质量与前一代机箱式设备相似。

可编程电源方案

　　Exar电源产品线副总裁James Lougheed介绍道，在医疗市场上，电源的主要技术趋势有两个方面。⒈当医疗设备从医院的固定安装向便携式或入户式转变，这些产品对电源的要求也随之发生了改变。诸如便携式超声仪等移动设备需要轻巧，可以靠电池供电，这促使设计工程师通过提高效率减少系统的能耗。⒉消费类和家庭保健市场的井喷推动了类似病人监护仪这样的产品不断变化。这些产品在与其它设备交互工作的时候，需要更多的通信协议。数据分析的增加以及传感技术的改善同样推动了对更加复杂的处理器的需求，这也意味着需要更复杂的电源系统。

　　针对这些变化，Exar的解决方案是PowerXR，是一系列业界领先的可编程电源管理系统芯片。下一代处理器的更复杂的电源可以通过可编程电源解决方案进行轻松架构。这样的解决方案利用数字化的控制和修改，能轻松实现复杂的电源定序、阈值调整和故障管理。无论是在系统构建过程中还是实际的动态运行中，可编程优化功能可以对电源转换进行优化。由于XRP7724上类似PFM模式的功能能够提高轻载效率，该技术同样是便携式应用的好选择。　　

移动健康需要为安全而设计

　　风河系统有限公司中国区总经理韩青指出，移动健康(mHealth)正在成为热门话题，可以看到以下明显趋势：

　　1. 围绕mHealth将会涌现大量的企业并购、联盟和知识产权授权。生态共生体系将会在整个行业的发展中起到重要作用，而单个公司单打独斗将很难形成气候;
　　2. 真正的价值将在于数据集成，而非所谓的“杀手级应用”;
　　3. 用户为中心的设计将会成为成功的关键因素。

　　鉴于以上趋势，参与mHealth的企业必须格外关注其核心战略，特别是互操作性、安全性、标准化和灵活性都将是其中的关键考量。产品设计必须充分考虑到与其他产品的互操作性，而且必须是安全的、高效率的。这也就使DFS (Design for Safety/Security，为安全性而设计)这个概念显得尤为重要。如果采用Commercial-off-the-shelf(COTS，商规)的产品组件，就可以让自己的产品立刻融入医疗健康领域的物联网之中。

　　为此，风河已经推出了医疗器材软件开发平台，其中包含了一系列专供医疗设备开发的完整软件组合。这套立即可用的商规(COTS)开发与Run-Time平台可协助医疗设备制造商设计出既安全又稳定的产品。该平台以风河的VxWorks为基础而建构。同时，风河公司可提供基于VxWorks的VQS(Vender Qualification Summary)。VQS文件是在开发过程中，为避免开发中未知来源软件或SOUP(无正式文件或由第三方开发且无开发过程控制证据的代码)出错带来的开发风险，所需附上的说明文件。设备生产厂商不需再次为VxWorks操作系统撰写文件，因此可更好的降低相关人员开发时间及成本，并可高效通过IEC 62304国际通用协调标准认证以及美国FDA(食品与药品管理局)的验证。

COTS软件势在必行

　　QNX软件系统公司产品市场经理Chris Ault同样认为COTS重要。他说，从前，大多数医疗设备制造商都是自己编写软件。然而随着医疗设备变得日益复杂，这种做法不再可行。现在的医疗设备必须支持图形用户界面、安全的数据存储、无线网络远程监控和其他先进的功能。另一方面，一些复杂的医疗设备需要多核处理器。所有这些功能都需要一个非常先进、可扩展、已有多年设计和研发经验的操作系统。为了应对这些挑战，众多制造商正在其设备中使用商用现成的(COTS)操作系统。

　　尽管如此，许多设备制造商仍不愿意使用COTS软件。例如，他们担心不能清楚记录软件的开发流程，或一些软件的来源未知。这些问题会使得设备制造商很难得到像美国FDA这样的监管机构颁发的设备核准证书。

　　事实上，并非所有的COTS软件都是一样的。例如，一些COTS软件厂商向制造商提供其软件的源代码和使用得到验证的数据。一些厂商还对其开发流程和历史提供详细的信息， 这提供了一个有助验证其可靠性的审计跟踪。在这种情况下，COTS软件也许是医疗设备的一个理想选择。事实上，IEC 62304正在迅速成为医疗设备软件生命周期流程的一个全球标准，这意味着设备制造商将更多的使用COTS操作系统和其他现成的软件。

　　QNX最新的适用于医疗设备的产品包括遵从IEC 62304标准的QNX Neutrino实时操作系统和通过 IEC 61508安全完整性3级认证(SIL 3)的QNX Neutrino实时操作系统安全内核。QNX还提供包括现场审核、使用得到验证的数据和培训课程等众多服务，以帮助设备制造商满足像FDA上市前的审批和510(k)等严格的合规性要求。

　　参考文献：

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