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iPad2如何加速醫(yī)療設(shè)備診斷級(jí)產(chǎn)品便攜化

發(fā)布時(shí)間:2012-03-12

中心議題:

  • ADAS1000讓ECG更小巧、更便攜
  • 第四代八通道超聲接收器凸顯低功耗、小尺寸優(yōu)勢(shì)
  • 一站式配套與技術(shù)支持提供完美解決方案

解決方案:

  • ADI公司的模擬前端芯片ADAS1000解決方案
  • ADI公司的超聲接收器AD9271解決方案


iPad2在全球蘋果粉絲的期待中登場(chǎng),有望續(xù)寫蘋果的傳奇。而就在此前不久的一則消息讓與蘋果不搭界的醫(yī)療界也與蘋果搭上關(guān)系:美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)首次批準(zhǔn)了蘋果iPad/iPhone作為醫(yī)療影像診斷放射學(xué)的輔助產(chǎn)品使用,可以用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT),磁共振成像(MRI)的結(jié)果判讀。其實(shí),iPad的醫(yī)療應(yīng)用早已有之且并不僅限于此,在iPad的3萬(wàn)多種應(yīng)用程序有中,醫(yī)療類別的有504種(數(shù)據(jù)截止于2010年9月)。

對(duì)醫(yī)療設(shè)備、特別是便攜式醫(yī)療保健設(shè)備制造商來(lái)說(shuō),與其將這些信息解讀為一種市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)威脅倒不如作為對(duì)自己產(chǎn)品策略的借鑒,尤其是蘋果在iPad產(chǎn)品的便攜性能設(shè)計(jì)上的卓越之處(iPad2厚度縮減33%,重量減輕15%,而一次充電能夠使用10個(gè)小時(shí)、待機(jī)一個(gè)月),因?yàn)獒t(yī)療設(shè)備的便攜性、低功耗已經(jīng)成為一種趨勢(shì):原來(lái)只有在大醫(yī)院使用的大型醫(yī)療設(shè)備將呈現(xiàn)小型化、低成本化以及更便于使用等發(fā)展趨勢(shì),以適應(yīng)基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)建設(shè)的需求;隨著人口老齡化問(wèn)題的加劇,家用監(jiān)護(hù)式的應(yīng)用也是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。除了現(xiàn)在已經(jīng)有較多應(yīng)用的家用血糖、血壓檢測(cè)外,預(yù)計(jì)未來(lái)心電圖等設(shè)備也許走入家庭,在您的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中如果能像蘋果一樣把握住這種趨勢(shì)的話必將占據(jù)先機(jī)?! ?br />
在2011年深圳舉辦的國(guó)際集成電路展上,全球領(lǐng)先的高性能信號(hào)處理解決方案供應(yīng)商及醫(yī)療設(shè)備行業(yè)的供應(yīng)商ADI公司就展出了多個(gè)系列的醫(yī)用產(chǎn)品解決方案,包括最新推出的低功耗、可實(shí)現(xiàn)診斷級(jí)心電圖(ECG)應(yīng)用模擬前端芯片ADAS1000和最新的備受贊譽(yù)的八通道醫(yī)療超聲模擬前端AD9278和 AD9279。這些產(chǎn)品及解決方案除了具有ADI一直以來(lái)業(yè)界領(lǐng)先的高精度,更憑借對(duì)醫(yī)療系統(tǒng)設(shè)計(jì)的深度理解和客戶需求的精準(zhǔn)把握,以更高的集成度從芯片內(nèi)部解決了以前分立解決方案設(shè)計(jì)中所面臨的諸多技術(shù)挑戰(zhàn),高集成度、低功耗特性更引領(lǐng)了醫(yī)療設(shè)備便攜化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。  

ADAS1000讓ECG更小巧、更便攜  

ADAS1000是ADI公司于年初最新推出支持ECG系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)級(jí)和診斷級(jí)性能的全集成模擬前端(AFE)系列芯片的首款產(chǎn)品,該器件還集成了起搏器脈搏檢測(cè)和呼吸測(cè)量功能,以及多導(dǎo)聯(lián)內(nèi)核ECG測(cè)量與支持功能,包括導(dǎo)聯(lián)斷開(kāi)檢測(cè)和右腿驅(qū)動(dòng)等,這些特性對(duì)于高性能ECG系統(tǒng)至關(guān)重要。該器件可有效用于各種ECG系統(tǒng),包括診斷心電圖儀、床邊病人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)儀和心臟除顫器。ADAS1000的高性能使其非常適合開(kāi)發(fā)出幫助醫(yī)生更精確地診斷各類影響人類心臟的病癥的高端診斷設(shè)備,同時(shí)其高集成度和低功耗特性又使其符合便攜式ECG產(chǎn)品?! ?br />
ADAS1000 AFE在單封裝中實(shí)現(xiàn)了完整的ECG系統(tǒng),基于該芯片實(shí)現(xiàn)的信號(hào)鏈BOM(材料清單)明顯縮減,從原來(lái)的多達(dá)50個(gè)器件減少到只需單芯片ADAS1000,外加幾個(gè)分立器件,極大的簡(jiǎn)化了ECG系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并大大縮小了電路板面積。圖1的左邊電路是ECG模擬前端部分(右邊深色電路板為DSP主控功能電路),其中采用了兩塊ADAS1000芯片(其中一塊未貼片)以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)連擴(kuò)展。從圖中可以看到,電路非常干凈(事實(shí)上,該電路中為方便測(cè)試還增加了額外器件和布局考慮)。
 


圖1 基于ADAS1000的開(kāi)發(fā)板  


功耗是便攜式ECG最重要的指標(biāo)。通常病人需要隨身攜帶便攜式動(dòng)態(tài)心電圖監(jiān)測(cè)儀連續(xù)一星期或幾天,以了解心臟的跳動(dòng)規(guī)律,準(zhǔn)確判斷心臟健康狀況,一般至少要保證8到10個(gè)小時(shí)的設(shè)備續(xù)航能力。就目前常用的鋰電池有限的容量來(lái)說(shuō)對(duì)系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)提出了極大的挑戰(zhàn),設(shè)計(jì)工程師必須采用具有更低功耗預(yù)算的解決方案。ADAS1000在設(shè)計(jì)時(shí)充分進(jìn)行了低功耗優(yōu)化,并加入了可實(shí)現(xiàn)更低功耗的設(shè)計(jì)選項(xiàng),可以最大程度地實(shí)現(xiàn)功耗和性能的均衡考慮。為降低功耗,您在使用ADAS1000時(shí)可以方便地禁用任何不用的通道或特性,可以關(guān)閉信號(hào)采集通道,降低采樣速率,或采用不同的數(shù)據(jù)幀速率,從而可以使一個(gè)導(dǎo)聯(lián)的最低功耗低至11mW,三導(dǎo)聯(lián)測(cè)量的功耗為14mW,5個(gè)ECG電極測(cè)量的工作功耗為19mW。此外,ADAS1000采用了一種靈活的功耗/噪聲調(diào)整選擇,可以針對(duì)特定應(yīng)用以容忍適當(dāng)噪聲來(lái)降低功耗,或以適當(dāng)犧牲功耗為代價(jià)降低噪聲?! ?br /> [page]
第四代八通道超聲接收器凸顯低功耗、小尺寸優(yōu)勢(shì)  

ADI公司在四年前曾推出業(yè)界首款在單芯片上集成完整八通道超聲接收器的器件AD9271。ADI隨后又陸續(xù)推出其它八通道超聲接收器,包括用于中高端手推式超聲系統(tǒng)的AD9272、用于便攜式超聲系統(tǒng)的AD9273、以及支持高質(zhì)量連續(xù)波(CW)多普勒處理的AD9276和AD9277。而年前推出的新型八通道超聲模擬前端AD9278和AD9279再次改寫了八通道超聲接收通道的性能:具有45dB的可變?cè)鲆娣秶?、全差分信?hào)路徑、有源輸入前置放大器終端、最大52dB的增益以及轉(zhuǎn)換速率高達(dá)80MSPS的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
 


圖2 完全集成方案大大簡(jiǎn)化了超聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  
AD927x的產(chǎn)品發(fā)展路徑體現(xiàn)了ADI公司追求醫(yī)療電子設(shè)備的高性能、高集成度、低功耗設(shè)計(jì)的技術(shù)發(fā)展要求:AD9272集成了LNA/VGA、ADC和抗混疊濾波器,克服了分立解決方案可能面臨的LNA/VGA、ADC和抗混疊濾波器器件間的匹配設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)以及PCB布局,大大縮小了PCB尺寸;AD9276/7集成了CW多普勒調(diào)制器幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師進(jìn)一步提高相對(duì)于分立解決方案的噪聲性能;而AD9278和AD9279器件均集成了ADI公司全球領(lǐng)先的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù),可實(shí)現(xiàn)低噪聲TGC(時(shí)間增益控制)模式性能,此外還具備高動(dòng)態(tài)范圍I/Q解調(diào)器,可減小實(shí)現(xiàn)連續(xù)波(CW)多普勒處理所需的功耗和面積。此外,新款八通道超聲接收器提供最高水平的輸出端折合大信號(hào) SNR(最高可達(dá)6dB),有助于提高診斷超聲系統(tǒng)的靈敏度,同時(shí)最多能將電路板空間縮減40%?! ?br />
AD9278和AD9279這兩款產(chǎn)品均針對(duì)動(dòng)態(tài)性能與低功耗而優(yōu)化,適合要求小封裝尺寸的應(yīng)用。在CW模式下,AD9278具有每通道25 mW 的超低功耗,AD9279提供每通道50mW 的低功耗。在TGC模式下,AD9278在40MSPS 時(shí)的每通道功耗僅為88mW,AD9279在40MSPS時(shí)的每通道功耗僅為139mW。AD9278八通道超聲接收器設(shè)計(jì)用于便攜式超聲系統(tǒng),AD9279則適合高端和中端系統(tǒng)。

一站式配套與技術(shù)支持提供完美解決方案
 


圖3 ADI為超聲解決方案提供完備的核心器件  


ADI在推出這些最新高性能模擬器件的同時(shí),基于其完備的模擬和數(shù)字器件產(chǎn)品與技術(shù),還為工程師提供業(yè)界領(lǐng)先性能的全套核心配套器件選擇建議,并提供基于這些器件的完整評(píng)估系統(tǒng)。對(duì)于ADAS1000,配套器件包括Blackfin DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)、單芯片USB隔離器ADuM4160、四通道數(shù)字隔離器ADuM2401、5kV隔離 DC/DC轉(zhuǎn)換器ADuM6000、無(wú)線ISM帶寬收發(fā)器ADF7023、線性電源調(diào)節(jié)器ADP150和ADP151。八通道超聲模擬前端AD9278和AD9279的配套器件包括:低噪聲、高速放大器 AD8021;低功耗、低失真放大器 ADA4841-2;18位、1MSPS PulSARR ADC AD7982;3.0 V超低噪聲基準(zhǔn)電壓源 ADR433;時(shí)鐘發(fā)生器 AD9516;時(shí)鐘發(fā)生器 AD9520;時(shí)鐘扇出緩沖器 ADCLK946和 ADCLK846。
 


圖 4 UM300病人監(jiān)護(hù)儀

  
ADI在推出這些最新高性能模擬器件的同時(shí),基于其完備的模擬和數(shù)字器件產(chǎn)品與技術(shù),還為工程師提供業(yè)界領(lǐng)先性能的全套核心配套器件選擇建議,并提供基于這些器件的完整評(píng)估系統(tǒng)。對(duì)于ADAS1000,配套器件包括Blackfin DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)、單芯片USB隔離器ADuM4160、四通道數(shù)字隔離器ADuM2401、5kV隔離 DC/DC轉(zhuǎn)換器ADuM6000、無(wú)線ISM帶寬收發(fā)器ADF7023、線性電源調(diào)節(jié)器ADP150和ADP151。八通道超聲模擬前端AD9278和AD9279的配套器件包括:低噪聲、高速放大器 AD8021;低功耗、低失真放大器 ADA4841-2;18位、1MSPS PulSARR ADC AD7982;3.0 V超低噪聲基準(zhǔn)電壓源 ADR433;時(shí)鐘發(fā)生器 AD9516;時(shí)鐘發(fā)生器 AD9520;時(shí)鐘扇出緩沖器 ADCLK946和 ADCLK846。

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