圖說:iPad 2獲准成為醫療影像診斷輔助產品
前不久，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嘎的醫療界也與蘋果搭上關係：美國食品和藥物管理局(FDA)首次批准了蘋果iPad/iPhone作為醫療影像診斷放射學的輔助產品使用，可以用於實現電腦斷層掃描 (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3萬多種應用程式有中，醫療類別的有504種（資料截止於 2010年9月）。
對醫療設備、特別是可攜式醫療保健設備製造商來說，與其將這些資訊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：原來只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佔據先機。
在2011年深圳舉辦的國際積體電路展上，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公司就展出了多個系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）應用類比前端晶片ADAS1000和最新備受讚譽的八通道醫療超音波類比前端 AD9278和AD9279。這些產品及解決方案除了具有ADI一直以來業界領先的高精密度，更憑藉對醫療系統設計的深度理解和客戶需求的精准把握，以更高的整合度從晶片內部解決了以前分離式解決方案設計中所面臨的諸多技術挑戰，高整合度、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援ECG系統實現監護級和診斷級性能的完全整合型類比前端（AFE）系列晶片的首款產品，該元件還整合了心律調整器脈搏檢測和呼吸測量功能，以及多導聯內核ECG測量與支援功能，包括導聯斷開檢測和右腿驅動等，這些特性對於高性能ECG系統至關重要。該元件可有效用於各種ECG系統，包括診斷心電圖儀、床邊病人監護系統、動態監護儀和心臟除顫器。 ADAS1000的高性能使其非常適合開發出説明醫生更精確地診斷各類影響人類心臟的病症的高階診斷設備，同時其高整合度和低功耗特性又使其符合可攜式ECG產品。
ADAS1000 AFE在單封裝中實現了完整的ECG系統，基於該晶片實現的信號鏈BOM（材料清單）明顯縮減，從原來的多達50個元件減少到只需單晶片ADAS1000，外加幾個分立元件，極大的簡化了 ECG系統的設計，並大大縮小了電路板面積。圖1的左邊電路是ECG類比前端部分（右邊深色電路板為DSP主控功能電路），其中採用了兩塊ADAS1000 晶片（其中一塊未貼片）以實現導聯擴展。從圖中可以看到，電路非常乾淨（事實上，該電路中為方便測試還增加了額外元件和佈局考慮）。
圖1:基於ADAS1000的開發評估板。
功耗是可攜式ECG最重要的指標。通常病人需要隨身攜帶可攜式動態心電圖監測儀連續一星期或幾天，以瞭解心臟的跳動規律，準確判斷心臟健康情況，一般至少要保證8到10個小時的設備續航能力。就目前常用的鋰電池有限的容量來說對系統的低功耗設計提出了極大的挑戰，設計工程師必須採用具有更低功耗預算的解決方案。ADAS1000在設計時充分進行了低功耗優化，並加入了可實現更低功耗的設計選項，可以最大程度地實現功耗和性能的均衡考慮。為降低功耗，您在使用ADAS1000時可以方便地禁用任何不用的通道或特性，可以關閉信號採集通道，降低採樣速率，或採用不同的資料畫面播放速率，從而可以使一個導聯的最低功耗低至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採用了一種靈活的功耗/雜訊調整選擇，可以針對特定應用以容忍適當雜訊來降低功耗，或以適當犧牲功耗為代價降低雜訊。
ADI公司在四年前曾推出業界首款在單晶片上整合完整八通道超音波接收器的元件AD9271， ADI隨後又陸續推出其它八通道超音波接收器，包括用於中高階手推式超音波系統的AD9272、用於可攜式超音波系統的AD9273、以及支援高品質連續波（CW）都卜勒處理的AD9276和AD9277。而年前推出的新型八通道超音波類比前端AD9278和AD9279再次改寫了八通道超音波接收通道的性能：具有45dB的可變增益範圍、全差動信號路徑、主動式輸入前置放大器終端、最大52dB的增益以及轉換速率高達80MSPS的類比數位轉換器(ADC)。
圖2:完全整合解決方案大大簡化了超音波系統設計。
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、高整合度、低功耗設計的技術發展要求：AD9272整合了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和抗混疊濾波器元件間的匹配設計挑戰以及PCB佈局，大大縮小了PCB尺寸；AD9276/7整合了CW都普勒調製器説明系統設計工程師進一步提高相對於分立解決方案的雜訊性能；而AD9278和AD9279元件均整合了ADI公司全球領先的資料轉換技術，可實現低雜訊TGC（時間增益控制）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）都普勒處理所需的功耗和麵積。此外，新款八通道超音波接收器提供最高水準的輸出端折合大信號SNR（最高可達6dB），有助於提高診斷超音波系統的靈敏度，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。AD9278八通道超音波接收器設計用於可攜式超音波系統，AD9279則適合高階和中階系統。
圖3:ADI為超音波解決方案提供完備的核心元件。
ADI在推出這些最新高性能類比元件的同時，基於其完備的類比和數位元件產品與技術，還為工程師提供業界領先性能的全套核心配套元件選擇建議，並提供基於這些元件的完整評估系統。對於ADAS1000，配套元件包括Blackfin® DSP（數位訊號處理器）、單晶片USB隔離器ADuM4160、四通道數位隔離器ADuM2401、5kV 隔離 DC/DC轉換器ADuM6000、無線ISM頻寬收發器ADF7023、線性穩壓器ADP150和ADP151。八通道超音波類比前端AD9278和AD9279的配套元件包括：低雜訊、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超低雜訊基準電壓源ADR433；時脈產生器AD9516；時脈產生器AD9520；時脈扇出緩衝器ADCLK946和ADCLK846。
圖4 : UM 300 病人監護儀採用了 ADI雙核DSP BF561、AD7190（ADC）、AD8605（運放）和AD8220（儀錶放大器）等關鍵元件。
醫療電子一直是ADI重點關注的領域之一，針對 醫療成像 、病人監護、醫療儀器儀錶和消費/家庭護理產品，ADI公司提供豐富而全面的線性、混合信號、MEMS和數位信號處理技術。四年前率先成立了醫療保健事業部專注於醫療保健相關產品的技術研發以及對客戶的技術支援。基於全球領先的類比和數位技術，ADI產品和技術持續贏得全球醫療電子設備廠商的廣泛應用，其一站式的高性能核心元件配套能力和技術支援能力贏得廠商的讚譽。
