在医疗设备中使用混合信号FPGA

由于医疗服务成本的不断攀升、慢性病流行、人口的老龄化，以及中国、印度和巴西等大规模新兴市场的崛起，对价格低廉又稳健可靠的医疗设备的需求非常庞大，以期改善全球数百万病患的治疗和护理条件，并扩大疾病治疗范围。另一方面，医疗设备设计人员也在研究来自不同行业的新技术，致力于提升下一代设备的诊断、监控和治疗能力。
　　为使医疗设备价格更低廉、更便于病患使用，有两种趋势随之出现――小型化与便携化。今天，医疗设备制造商能够把整个系统整合在一个手掌大小甚至更小的便携式设备中。比如，EKG(心电图)、血液透析仪和病患监控器等临床医疗设备都是医院/诊所的必备装置，它们的体积也在不断缩小。曾经必须固定在墙上的庞大设备，如今已可配备在移动诊所、救护车甚至医生的“出诊“包中。
　　小型化和便携化发展趋势的蕴意之一是这些复杂仪器必须足够可靠，能够适用于更大范围的工作环境。以往，这些仪器只要能够在洁净的操作室、诊所或实验室正常工作就足够了。但如今，现代医疗设备还必须能够在移动诊所或救护车里提供相同的精度和可靠性。
　　许多临床医疗设备都是基于微处理器的机电装置，采用同一套构建模块：功率控制和温度管理；包括键盘的用户接口；LCD监控器和音频控制；用于数据记录的闪存或EEPROM；以及用于连接其它仪器的设备接口。虽然存在众多相似性，但每个医疗应用设备的专用性仍然相当强，而且往往非常复杂。
　　因此，除了“核心”构建模块元件之外，临床医疗设备还包含了对应于自身任务的独特的诊断或功能性“模块”。例如，超声波检测仪带一个传感器探头，具有传感器脉冲控制功能；而血液透析仪则采用了一个透析器。这些千变万化的特性以及复杂的功能性都集成在小占位面积、低功耗、高精度且工作可靠的芯片中，这使得临床医疗设备成为可重编程非易失性半导体技术的一个绝佳市场。基于闪存的混合信号FPGA不但拥有高集成度、智能功率与系统管理功能、小占位面积及高度可靠等优势，尤其适合于这些应用。
　　应用实例：血液透析仪
　　血液透析仪用于过滤血液、连续控制和监视静脉/动脉血压，并在治疗期间管理抗凝剂的给药。在透析时，血液从人体被抽取到血液透析仪中。仪器里的透析器(过滤器)对人体产生的代谢废物进行清除，使血液恢复正常的电解液平衡，并去除多余液体。然后，再把清洁的血液送回人体内。为了实现其主要功能，血液透析仪通常采用好几个微控制器，用于监视和控制血液与其它体液的流动、发出警报，以及在必要时关闭仪器(如图所示)。
　　一个典型的血液透析仪包含了若干专门设计的构建模块。比如，功率控制模块执行温度感测以实现风扇驱动，也执行看门狗和电池备份功能。用户模块通过键盘或触摸屏输入病患信息，实现治疗参数的个人定制化。它还能够帮助医疗服务提供者更好地监控透析期间病患的身体状态和治疗效果。
　　数据记录/通信接口则管理闪存/ EEPROM以及通信端口的使用。音频/警报输出功能只要通过几个模块和控制器就能实现，及时发出状态警报。

在医疗设备中使用混合信号FPGA

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