手持式醫療電子設備的設計實現

隨著醫療電子設備產業的快速發展，用于個人保健的移動手持式醫療電子設備也同樣在快速發展。不管是手持式除顫儀還是動態血糖監視儀，設計這類產品都不是一件容易的事。選擇適當的元件滿足設計規范要求、盡可能降低成本、確保設計方案的功率、特別關注產品的實際大小等等，都是在產品設計過程中必須考慮的問題。除此之外，還必須確保產品簡單易用，所用的元件符合FDA要求。比如，其中一項規定是要求用于醫療電子設備的元件必須五年內不停產。由于這些限制，醫療電子設備的設計人員還必須關注如何縮短設計周期、減少元件數量、降低產品成本。

當前的設計方法

圖1和圖2是目前市場上流行的兩款手持式醫療電子設備的結構框圖。圖1是血糖監視儀的結構框圖，圖2是血壓監視儀的結構框圖，圖3是它們的電源管理單元。

圖1：血糖監視儀的結構框圖。

這兩種設備在基本電路構造上非常相似，只是連接的傳感器有所不同。

這種典型的手持式醫療電子設備主要包含內核(執行所有數據處理與系統級管理任務的微控制器)，以及外設元件。其中，外設元件包括：
1. 傳感器，血糖監視儀中的有創／無創生物傳感器，或者血壓監視儀中的血壓傳感器；
2. ADC，將從轉換器得到的模擬信號轉變為數字形式；
3. 輸入信號處的濾波器，用于濾除噪聲；
4. LCD控制器以及向用戶顯示相關信息的LCD；
5. USB接口，可與PC同步，顯示并存儲數據；
6. 非易失性快閃存儲器，可存儲代碼與數據；
7. 包含升壓轉換器與線性穩壓器的電源管理系統。

外設元件都在微控制器外部，通過通用GPIO或專用引腳連接到微控制器。

然而，這種設計方法存在一些局限性，主要體現在以下方面：由于全部使用外部元件，所以元件數量很多，需占用較多的PCB空間；外部元件越多，PCB走線上感應噪聲的幾率就越大；所有元件是需經過FDA認可；硬件與軟件開發時間延長；很難方便地對設計方案加以改動。