安森美半導體配合中國便攜醫(yī)療設備趨勢的醫(yī)療半導體方案

　　來源：安森美半導體

　　摘要：多種市場動力在推動便攜醫(yī)療設備的發(fā)展。安森美半導體深刻理解便攜醫(yī)療設備要求及市場趨勢，提供多種高性能、高集成度、高精度、高可靠性及低能耗的半導體方案，如混合信號微控制器、數(shù)字信號處理器及數(shù)字信號處理混合模塊，用于便攜式血糖儀、心電圖儀及無線助聽器等應用。

　　近年來，隨著人口老齡化及醫(yī)療成本上升的壓力推動著轉向家庭醫(yī)療保健。此項轉變，加上人們對保健的興趣日益增加及智能聯(lián)網型便攜設備的普及，正在推動醫(yī)療設備的創(chuàng)新。就中國而言，本土醫(yī)療設備研發(fā)不斷增多，且本土制造商極力提供成本低于外國競爭者的產品。面向中國市場的醫(yī)療設備也在不斷追求提升可靠性（準確度和精密度）、便攜性及耐久性，同時也注重內置“智能”，提升醫(yī)療設備的易用性。這些趨勢推動著醫(yī)療半導體朝更高集成度、小型化和高能效等方向發(fā)展。

　　安森美半導體提供寬廣陣容的產品及服務，擁有掌握系統(tǒng)專業(yè)技術的工程人才，深刻理解醫(yī)療市場對品質、可靠性及長遠性的要求，以及全球性的生產及物流實力，使醫(yī)療技術開發(fā)人員能夠以安森美半導體高性能硅方案，解決他們獨特的設計挑戰(zhàn)。本文將著重介紹安森美半導體配合中國消費類醫(yī)療設備趨勢的醫(yī)療半導體方案。

　　1） 用于血糖儀等便攜醫(yī)療設備的Q32M210 32位混合信號MCU方案

　　近年來，有關中國糖尿病現(xiàn)狀的案例研究表明，由于生活方式及飲食結構變化，中國的糖尿病呈上升趨勢。相關因素包括西式飲食模式影響、缺少運動，以及中國由農業(yè)國家向更加工業(yè)化國家轉變并催生更多寫字樓工作崗位等。這些因素需要血糖儀（BGM）用于個人的監(jiān)測、變化趨勢分析及與醫(yī)生的溝通，推動了血糖儀的使用和銷售。

　　
圖1：Q32M210的架構圖。

　　安森美半導體提供用于血糖儀等便攜檢測及精密測量和監(jiān)控設備的32位混合信號微控制器（MCU）—— Q32M210。這器件是高精度的模擬前端，采用業(yè)界標準ARM? Cortex?-M3處理器內核，集成16位低噪聲模數(shù)轉換器（ADC），能夠進行更精密的血糖等級計算。Q32M210的能耗極低，待機電流低于26 μA，休眠電流約為750 nA，幫助延長電池使用時間，非常適合采用電池供電的便攜醫(yī)療設備應用。這器件集成度高，除了集成32位ARM處理器內核，還帶有集成參考的傳感器接口，包含256 kB閃存、實時時鐘、電源管理和接口。如此高的集成度，有利于降低系統(tǒng)復雜度，減小外部元器件需求，降低成本，支持更小外形因數(shù)的PCB設計及實現(xiàn)尺寸更小的血糖儀。這器件的靈活性高，兼容寬范圍傳感器類型，不需要新的外部電路來匹配新的血糖檢測試紙類型，還易于集成、標準化及連接。除了用于血糖儀，Q32M210還可用于心率監(jiān)測儀及健康監(jiān)測設備等應用。

　　
圖2：傳統(tǒng)架構與安森美半導體優(yōu)化架構對比

　　值得一提的是，Q32M210支持實現(xiàn)極優(yōu)化的血糖儀架構。典型架構如圖2左側所示，這種架構精度高、簡單，但不靈活。右側的優(yōu)化架構不僅精度高，還具有強固特性，并可重配置。為了幫助設計人員回憶產品開發(fā)，安森美半導體還提供多種開發(fā)工具，包括硬件演示板和快速開發(fā)原型、評估及開發(fā)套件和EDK文檔等。

　　2） 用于便攜監(jiān)視及診斷醫(yī)療設備的BelaSigna?系列超低能耗DSP系統(tǒng)

　　如前所述，醫(yī)療市場的趨勢推動便攜醫(yī)療監(jiān)視及診斷設備的需求不斷增強，如心電圖（ECG）等。這類設備對便攜性的需求越來越高，同時也需要整合更多數(shù)字信號處理（DSP）功能，以提供實時處理能力。例如，患者可能需要較長時間佩戴或攜帶便攜式ECG設備，以便采集一系列長期心率數(shù)據。這類便攜ECG設備對帶寬的要求往往不高，同時由于采用電池供電，故要求DSP能耗較低。針對這類便攜醫(yī)療設備應用，安森美半導體提供BelaSigna?系列的超低能耗DSP系統(tǒng)，如BelaSigna? 250和BelaSigna? 300等。

　　BelaSigna?系列是完全可編程的DSP，優(yōu)化了尺寸、功耗、信號完整性及運算功率。以BelaSigna? 300為例，這是一款尺寸僅為3.6×2.6 mm的24位超低功率DSP，它以固定功能專用集成電路（ASIC）的功耗和尺寸提供通用數(shù)字信號處理器（DSP）的靈活性，增添的先進模擬音頻輸入及24位信號通道可實現(xiàn)極佳的音頻質量，獨特的專利雙核架構實現(xiàn)回聲消除和噪聲消減等眾多先進音頻算法同時運行，并能維持極低的功率消耗。圖3顯示的是BelaSigna? 300的框圖。這器件采用雙內核計算，其中包括開放可編程的CFX 24位DSP內核及HEAR高度可配置的協(xié)處理器，這雙內核平衡處理功率并優(yōu)化能耗及設計靈活性。這器件提供高精度的模擬輸入段，包括4路獨立輸入通道，提供110 dB的動態(tài)范圍，模數(shù)轉換器（ADC）的采樣率達1.27 至60 kHz。這器件的能耗極低，供電電壓低至1.8 V，待機電流僅為40 μA，典型能耗為1至5 mA，非常適合便攜式ECG設備等應用。

　　
圖3：BelaSigna? 300 DSP系統(tǒng)框圖。