iPad2如何加速醫療設備診斷級產品便攜化
發布時間: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、小尺寸優勢
- 一站式配套與技術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,有望續寫蘋果的傳奇。而就在此前不久的一則消息讓與蘋果不搭界的醫療界也與蘋果搭上關係:美國食品和藥物管理局(FDA)首次批準了蘋果iPad/iPhone作為醫療影像診斷放射學的輔助產品使用,可以用於實現計算機斷層掃描(CT),磁共振成像(MRI)的結果判讀。其實,iPad的醫療應用早已有之且並不僅限於此,在iPad的3萬多種應用程序有中,醫療類別的有504種(數據截止於2010年9月)。
對醫療設備、特別是便攜式醫療保健設備製造商來說,與其將這些信息解讀為一種市場競爭威脅倒不如作為對自己產品策略的借鑒,尤其是蘋果在iPad產品的便攜性能設計上的卓越之處(iPad2厚度縮減33%,重量減輕15%,而一次充電能夠使用10個小時、待機一個月),因為醫療設備的便攜性、低功耗已經成為一種趨勢:原來隻有在大醫院使用的大型醫療設備將呈現小型化、低成本化以及更便於使用等發展趨勢,以適應基層醫療機構建設的需求;隨著人口老齡化問題的加劇,家用監護式的應用也是一個發展趨勢。除了現在已經有較多應用的家用血糖、血壓檢測外,預計未來心電圖等設備也許走入家庭,在您的產品設計中如果能像蘋果一樣把握住這種趨勢的話必將占據先機。
在2011年深圳舉辦的國際集成電路展上,全球領先的高性能信號處理解決方案供應商及醫療設備行業的供應商ADI公司就展出了多個係列的醫用產品解決方案,包括最新推出的低功耗、可實現診斷級心電圖(ECG)應用模擬前端芯片ADAS1000和最新的備受讚譽的八通道醫療超聲模擬前端AD9278和 AD9279。這些產品及解決方案除了具有ADIyizhiyilaiyejielingxiandegaojingdu,gengpingjieduiyiliaoxitongshejideshendulijiehekehuxuqiudejingzhunbawo,yigenggaodejichengducongxinpianneibujiejueleyiqianfenlijiejuefanganshejizhongsuomianlindezhuduojishutiaozhan,gaojichengdu、低功耗特性更引領了醫療設備便攜化技術發展的趨勢。
ADAS1000讓ECG更小巧、更便攜
ADAS1000是ADI公司於年初最新推出支持ECG係統實現監護級和診斷級性能的全集成模擬前端(AFE)係列芯片的首款產品,該器件還集成了起搏器脈搏檢測和呼吸測量功能,以及多導聯內核ECG測量與支持功能,包括導聯斷開檢測和右腿驅動等,這些特性對於高性能ECG係統至關重要。該器件可有效用於各種ECG係統,包括診斷心電圖儀、床邊病人監護係統、動態監護儀和心髒除顫器。ADAS1000degaoxingnengshiqifeichangshihekaifachubangzhuyishenggengjingquedizhenduangeleiyingxiangrenleixinzangdebingzhengdegaoduanzhenduanshebei,tongshiqigaojichengduhedigonghaotexingyoushiqifuhebianxieshiECG產品。
ADAS1000 AFE在單封裝中實現了完整的ECG係統,基於該芯片實現的信號鏈BOM(材料清單)明顯縮減,從原來的多達50個器件減少到隻需單芯片ADAS1000,外加幾個分立器件,極大的簡化了ECG係統的設計,並大大縮小了電路板麵積。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)以實現導連擴展。從圖中可以看到,電路非常幹淨(事實上,該電路中為方便測試還增加了額外器件和布局考慮)。

圖1 基於ADAS1000的開發板
功耗是便攜式ECG最zui重zhong要yao的de指zhi標biao。通tong常chang病bing人ren需xu要yao隨sui身shen攜xie帶dai便bian攜xie式shi動dong態tai心xin電dian圖tu監jian測ce儀yi連lian續xu一yi星xing期qi或huo幾ji天tian,以yi了le解jie心xin髒zang的de跳tiao動dong規gui律lv,準zhun確que判pan斷duan心xin髒zang健jian康kang狀zhuang況kuang,一yi般ban至zhi少shao要yao保bao證zheng8到10個(ge)小(xiao)時(shi)的(de)設(she)備(bei)續(xu)航(hang)能(neng)力(li)。就(jiu)目(mu)前(qian)常(chang)用(yong)的(de)鋰(li)電(dian)池(chi)有(you)限(xian)的(de)容(rong)量(liang)來(lai)說(shuo)對(dui)係(xi)統(tong)的(de)低(di)功(gong)耗(hao)設(she)計(ji)提(ti)出(chu)了(le)極(ji)大(da)的(de)挑(tiao)戰(zhan),設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)必(bi)須(xu)采(cai)用(yong)具(ju)有(you)更(geng)低(di)功(gong)耗(hao)預(yu)算(suan)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。ADAS1000zaishejishichongfenjinxingledigonghaoyouhua,bingjiarulekeshixiangengdigonghaodeshejixuanxiang,keyizuidachengdudishixiangonghaohexingnengdejunhengkaolv。weijiangdigonghao,ninzaishiyongADAS1000時(shi)可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)地(di)禁(jin)用(yong)任(ren)何(he)不(bu)用(yong)的(de)通(tong)道(dao)或(huo)特(te)性(xing),可(ke)以(yi)關(guan)閉(bi)信(xin)號(hao)采(cai)集(ji)通(tong)道(dao),降(jiang)低(di)采(cai)樣(yang)速(su)率(lv),或(huo)采(cai)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)數(shu)據(ju)幀(zhen)速(su)率(lv),從(cong)而(er)可(ke)以(yi)使(shi)一(yi)個(ge)導(dao)聯(lian)的(de)最(zui)低(di)功(gong)耗(hao)低(di)至(zhi)11mW,三導聯測量的功耗為14mW,5個ECG電極測量的工作功耗為19mW。此外,ADAS1000采用了一種靈活的功耗/噪聲調整選擇,可以針對特定應用以容忍適當噪聲來降低功耗,或以適當犧牲功耗為代價降低噪聲。
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第四代八通道超聲接收器凸顯低功耗、小尺寸優勢
ADI公司在四年前曾推出業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隨後又陸續推出其它八通道超聲接收器,包括用於中高端手推式超聲係統的AD9272、用於便攜式超聲係統的AD9273、以及支持高質量連續波(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的可變增益範圍、全差分信號路徑、有源輸入前置放大器終端、最大52dB的增益以及轉換速率高達80MSPS的模數轉換器。

圖2 完全集成方案大大簡化了超聲係統設計
AD927x的產品發展路徑體現了ADI公司追求醫療電子設備的高性能、高集成度、低功耗設計的技術發展要求: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麵臨的LNA/VGA、ADC和抗混疊濾波器器件間的匹配設計挑戰以及PCB布局,大大縮小了PCB尺寸;AD9276/7集成了CW多普勒調製器幫助係統設計工程師進一步提高相對於分立解決方案的噪聲性能;而AD9278和AD9279器件均集成了ADI公司全球領先的數據轉換技術,可實現低噪聲TGC(時間增益控製)模式性能,此外還具備高動態範圍I/Q解調器,可減小實現連續波(CW)多普勒處理所需的功耗和麵積。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 SNR(最高可達6dB),有助於提高診斷超聲係統的靈敏度,同時最多能將電路板空間縮減40%。
AD9278和AD9279這兩款產品均針對動態性能與低功耗而優化,適合要求小封裝尺寸的應用。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 時的每通道功耗僅為88mW,AD9279在40MSPS時的每通道功耗僅為139mW。AD9278八通道超聲接收器設計用於便攜式超聲係統,AD9279則適合高端和中端係統。
一站式配套與技術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zai推tui出chu這zhe些xie最zui新xin高gao性xing能neng模mo擬ni器qi件jian的de同tong時shi,基ji於yu其qi完wan備bei的de模mo擬ni和he數shu字zi器qi件jian產chan品pin與yu技ji術shu,還hai為wei工gong程cheng師shi提ti供gong業ye界jie領ling先xian性xing能neng的de全quan套tao核he心xin配pei套tao器qi件jian選xuan擇ze建jian議yi,並bing提ti供gong基ji於yu這zhe些xie器qi件jian的de完wan整zheng評ping估gu係xi統tong。對dui於yuADAS1000,配套器件包括Blackfin DSP(數字信號處理器)、單芯片USB隔離器ADuM4160、四通道數字隔離器ADuM2401、5kV隔離 DC/DC轉換器ADuM6000、無線ISM帶寬收發器ADF7023、線性電源調節器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超低噪聲基準電壓源 ADR433;時鍾發生器 AD9516;時鍾發生器 AD9520;時鍾扇出緩衝器 ADCLK946和 ADCLK846。

圖 4 UM300病人監護儀
ADI在zai推tui出chu這zhe些xie最zui新xin高gao性xing能neng模mo擬ni器qi件jian的de同tong時shi,基ji於yu其qi完wan備bei的de模mo擬ni和he數shu字zi器qi件jian產chan品pin與yu技ji術shu,還hai為wei工gong程cheng師shi提ti供gong業ye界jie領ling先xian性xing能neng的de全quan套tao核he心xin配pei套tao器qi件jian選xuan擇ze建jian議yi,並bing提ti供gong基ji於yu這zhe些xie器qi件jian的de完wan整zheng評ping估gu係xi統tong。對dui於yuADAS1000,配套器件包括Blackfin DSP(數字信號處理器)、單芯片USB隔離器ADuM4160、四通道數字隔離器ADuM2401、5kV隔離 DC/DC轉換器ADuM6000、無線ISM帶寬收發器ADF7023、線性電源調節器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超低噪聲基準電壓源 ADR433;時鍾發生器 AD9516;時鍾發生器 AD9520;時鍾扇出緩衝器 ADCLK946和 ADCLK846。
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