臨床醫療設備主要是供應給醫院、診所及化驗所使用，而不少臨床醫療設備，例如病患監察器、血液分析機和血液透析機，都是以微控制器/微處理器為基礎、並採用相同的建構模組的機電裝置。這些建構模組包括電源/電池控制、用戶介面(鍵盤、LCD顯示螢幕和音訊控制)、用於記錄資料的快閃記憶體或EEPROM，以及泵浦/馬達控制。不過，在對感測器和訊號調節電路以及機械結構的要求方面，它們則各有不同。例如，血液分析儀需要一個離心分離機，而血液透析機則需要一個透析器(過濾器)。
Actel Fusion 混合訊號 FPGA非常適用於臨床應用。Fusion是能夠提供非揮發性、低功耗FPGA優勢，並且具有獨特的混合訊號、非揮發性記憶體(NVM)與可靠性特性的解決方案。Fusion能夠提供系統管理和控制功能，並採用嵌入式快閃來完成資料記錄。此外，它還能執行其他功能，利用類比模組(quad)來進行類比數位轉換、溫度及電壓感測。
血液透析機
腎功能衰竭的病患需要接受血液透析。一次血液透析一般需時3到5小時，病患每週需做3次。在透析過程中，血液從體內抽取到透析機中，儀器中的透析器會：
*清除患者血液中的代謝廢物(例如尿素)
*使患者血液恢復正常的電解液平衡
*去除患者體內的多餘體液
然後，把清潔的血液送回患者體內。
血液透析機被設計來在治療過程中持續控制和監視靜脈和動脈血壓，並會在透析過程中加入抗血凝劑(通常是肝磷脂)。
血液透析機一般採用數個控制器來監控血液及其它體液的流量，發出警報，並在必要時關閉儀器。
• 電源控制模組對溫度進行檢測，啓動風扇驅動器，並執行看門狗與電池備份等功能。
• 用戶模組經由鍵盤或觸控板輸入病患資訊，按個別病患需要設置治療參數。它還能夠協助醫療服務提供者監控透析期間病患的身體狀態和治療效果。
• 資料記錄/通訊介面管理快閃/EEPROM和通訊埠的使用。
• 可通過好幾個模組與控制器來啓動音頻/警報輸出功能，發出狀態警報。
• 訊號調節/感測器控制模組與系統的機械部件(透析器和導管)緊密整合，共同控制抗凝劑的用量；利用比較器、高精度通用運算放大器以及類比數位轉換器來控制和感測溫度；控制透析液的混合與流量，以及其他關鍵功能。
• 泵浦/馬達控制與驅動器電路管理透析機中衆多的泵浦、閥門、馬達和加熱器。
• 動脈與靜脈控制模組包含了液位感測器和壓力感測器。
Fusion混合訊號FPGA可以把原本一般得由數個離散式元件才能提供的功能完全整合在單個可靠的低功耗可程式晶片中。圖一中以灰色標註的功能模組就是這種整合度的實例。只需利用一個Fusion元件，就可以取代由看門狗部件、風扇驅動器和溫度感測器組成的電源控制模組。馬達/泵浦驅動器模組的功能也可以由單個Fusion元件來提供，包括微處理器和類比數位轉換器。在許多情况下，Fusion能夠整合若干個模組。例如，音頻/警報模組可以與用戶介面模組以及資料記錄/通訊模組儀器整合在一個Fusion晶片中。這種整合能夠利用板上微處理器和非揮發性記憶體(NVM)來完成資料記錄，並利用Actel旗下其他IP解決方案來管理資料登錄、警報及其它任務。
Actel Fusion 在單片式混合訊號FPGA中整合了類比、快閃和FPGA結構。 快閃FPGA把配置資訊儲存在片上快閃單元中，一旦完成程式後，配置資料就成為FPGA結構的固有部分，在系統上電時無需載入外部配置資料 (不同於以SRAM為基礎的FPGA) 。因此，在每次系統上電時，Fusion不需要EEPROM 或微控制器這樣的系統配置元件來載入元件配置資料。這就降低了材料清單成本，減少了PCB占用面積，並提高了安全性和系統可靠性。
另外，Fusion可以幫助系統主板省去多個元件 (如快閃記憶體、PWM、離散式類比IC、時脈源、EEPROM和即時時脈)，從而降低醫療設備的系統成本和電路板面積要求。
圖1 血液透析機示意圖
電源管理與熱管理
在許多血液透析機中，電源管理和熱管理單元執行關鍵任務，例如溫度感測和系統斷電/上電功能(如圖2所示)。準確測量溫度並控制透析設備的電源有助於提高系統可靠性，延長產品壽命。現在，利用Fusion元件中的嵌入式類比資源，這些關鍵特性很容易被整合和設置。
此外，Fusion 上電即行，可以在單個3.3V電源下工作。由於啓動要求不高，Fusion可充當終極的系統管理器，能夠以高準確度監控和安排多個電源的上電順序，以受控而且安全的方式來運行系統，以應付關鍵應用的需要。
快閃/EEPROM
一個典型的透析設備可以利用EEPROM 或快閃來進行資料記錄與儲存。Actel Fusion 元件是整合了容量高達 8 Mb的嵌入式快閃的可程式邏輯元件，按頁面儲存，每頁1024位元。這種高性能的可配置快閃支援100MHz的工作頻率，以及8位元、16位元和32位元的資料匯流排寬度，能夠滿足廣泛的應用需求。
人機介面(HMI)
透析機的用戶介面通常包含有鍵盤、觸控板、LCD顯示螢幕和揚聲器。設計良好的HMI應該能夠幫助醫療服務提供者監控病患狀態，有效執行治療方案。Actel的超低功耗可重程式快閃 FPGA系列則可以提供應對這些挑戰的解決方案。
低功耗
與許多FPGA有別，Fusion元件的上電湧入電流極低，也無冗長的電流轉換週期，故能夠最大化省能，十分適合醫療應用。Fusion元件還具有很低的靜態功耗和動態功耗，可進一步節省能源。這些元件支援不同的工作模式，例如睡眠和待機模式，可大幅度降低功耗。
總結
FPGA在臨床醫療應用中始終擁有強大的優勢地位。憑藉多功能性、可程式性、更短的開發週期以及易於使用等特點，FPGA一直以來都在這些應用中廣獲運用。標準產品的供應期是Actel 脫穎而出的另一個因素 。Actel在開發穩健的軍用、航空和汽車用FPGA方面的卓越口碑和雄厚實力彰顯了其技術在系統關鍵型應用中的獨特優勢和可靠性。
Actel Fusion除了在非揮發性低功耗可程式元件上整合了混合訊號功能之外，還包含了所有FPGA的優點，這種整合化提供了一種嶄新的解決方案，可滿足系統關鍵型臨床醫療應用對可靠性、安全性和高度整合化的要求。
為了推動面向臨床醫療設備市場的低成本系統級晶片解決方案的開發，功能齊備的Actel Fusion入門級工具套件(Fusion Starter Kit)和具有M1支援的 Fusion 入門級工具套件包含了基於 Fusion混合訊號FPGA進行設計所需的一切要素。這些入門級工具套件為採用Fusion 或具有M1支援的 Fusion元件開發系統提供了完整的平台。
瞄準現今複雜的嵌入式設計，愛特公司今年發表的SmartFusion™， SmartFusion元件源自於公司於2005年首度推出的Fusion混合訊號FPGA，這是全球首款智慧型混合訊號FPGA元件。
SmartFusion用快閃製程技術結合了Actel通過驗證的FPGA架構、以ARM(R) Cortex(tm)-M3硬處理核心建構的完整微控制器子系統、以及可程式類比區塊。SmartFusion元件可為包括馬達控制、系統和電源管理、以及工業自動化等多種應用提供功能強大的解決方案。這些應用橫跨工業、軍事、醫療、通訊、電腦與儲存市場。嵌入式設計人員無需再為設計做折衷選擇，他們能夠在單一晶片上，輕鬆地建置他們想要的系統，並具備所有需要的功能。
圖2 用於熱管理與電源管理的Fusion FPGA
Actel Fusion 混合訊號 FPGA非常適用於臨床應用。Fusion是能夠提供非揮發性、低功耗FPGA優勢，並且具有獨特的混合訊號、非揮發性記憶體(NVM)與可靠性特性的解決方案。Fusion能夠提供系統管理和控制功能，並採用嵌入式快閃來完成資料記錄。此外，它還能執行其他功能，利用類比模組(quad)來進行類比數位轉換、溫度及電壓感測。
血液透析機
腎功能衰竭的病患需要接受血液透析。一次血液透析一般需時3到5小時，病患每週需做3次。在透析過程中，血液從體內抽取到透析機中，儀器中的透析器會：
*清除患者血液中的代謝廢物(例如尿素)
*使患者血液恢復正常的電解液平衡
*去除患者體內的多餘體液
然後，把清潔的血液送回患者體內。
血液透析機被設計來在治療過程中持續控制和監視靜脈和動脈血壓，並會在透析過程中加入抗血凝劑(通常是肝磷脂)。
血液透析機一般採用數個控制器來監控血液及其它體液的流量，發出警報，並在必要時關閉儀器。
• 電源控制模組對溫度進行檢測，啓動風扇驅動器，並執行看門狗與電池備份等功能。
• 用戶模組經由鍵盤或觸控板輸入病患資訊，按個別病患需要設置治療參數。它還能夠協助醫療服務提供者監控透析期間病患的身體狀態和治療效果。
• 資料記錄/通訊介面管理快閃/EEPROM和通訊埠的使用。
• 可通過好幾個模組與控制器來啓動音頻/警報輸出功能，發出狀態警報。
• 訊號調節/感測器控制模組與系統的機械部件(透析器和導管)緊密整合，共同控制抗凝劑的用量；利用比較器、高精度通用運算放大器以及類比數位轉換器來控制和感測溫度；控制透析液的混合與流量，以及其他關鍵功能。
• 泵浦/馬達控制與驅動器電路管理透析機中衆多的泵浦、閥門、馬達和加熱器。
• 動脈與靜脈控制模組包含了液位感測器和壓力感測器。
Fusion混合訊號FPGA可以把原本一般得由數個離散式元件才能提供的功能完全整合在單個可靠的低功耗可程式晶片中。圖一中以灰色標註的功能模組就是這種整合度的實例。只需利用一個Fusion元件，就可以取代由看門狗部件、風扇驅動器和溫度感測器組成的電源控制模組。馬達/泵浦驅動器模組的功能也可以由單個Fusion元件來提供，包括微處理器和類比數位轉換器。在許多情况下，Fusion能夠整合若干個模組。例如，音頻/警報模組可以與用戶介面模組以及資料記錄/通訊模組儀器整合在一個Fusion晶片中。這種整合能夠利用板上微處理器和非揮發性記憶體(NVM)來完成資料記錄，並利用Actel旗下其他IP解決方案來管理資料登錄、警報及其它任務。
Actel Fusion 在單片式混合訊號FPGA中整合了類比、快閃和FPGA結構。 快閃FPGA把配置資訊儲存在片上快閃單元中，一旦完成程式後，配置資料就成為FPGA結構的固有部分，在系統上電時無需載入外部配置資料 (不同於以SRAM為基礎的FPGA) 。因此，在每次系統上電時，Fusion不需要EEPROM 或微控制器這樣的系統配置元件來載入元件配置資料。這就降低了材料清單成本，減少了PCB占用面積，並提高了安全性和系統可靠性。
另外，Fusion可以幫助系統主板省去多個元件 (如快閃記憶體、PWM、離散式類比IC、時脈源、EEPROM和即時時脈)，從而降低醫療設備的系統成本和電路板面積要求。
圖1 血液透析機示意圖
電源管理與熱管理
在許多血液透析機中，電源管理和熱管理單元執行關鍵任務，例如溫度感測和系統斷電/上電功能(如圖2所示)。準確測量溫度並控制透析設備的電源有助於提高系統可靠性，延長產品壽命。現在，利用Fusion元件中的嵌入式類比資源，這些關鍵特性很容易被整合和設置。
此外，Fusion 上電即行，可以在單個3.3V電源下工作。由於啓動要求不高，Fusion可充當終極的系統管理器，能夠以高準確度監控和安排多個電源的上電順序，以受控而且安全的方式來運行系統，以應付關鍵應用的需要。
快閃/EEPROM
一個典型的透析設備可以利用EEPROM 或快閃來進行資料記錄與儲存。Actel Fusion 元件是整合了容量高達 8 Mb的嵌入式快閃的可程式邏輯元件，按頁面儲存，每頁1024位元。這種高性能的可配置快閃支援100MHz的工作頻率，以及8位元、16位元和32位元的資料匯流排寬度，能夠滿足廣泛的應用需求。
人機介面(HMI)
透析機的用戶介面通常包含有鍵盤、觸控板、LCD顯示螢幕和揚聲器。設計良好的HMI應該能夠幫助醫療服務提供者監控病患狀態，有效執行治療方案。Actel的超低功耗可重程式快閃 FPGA系列則可以提供應對這些挑戰的解決方案。
低功耗
與許多FPGA有別，Fusion元件的上電湧入電流極低，也無冗長的電流轉換週期，故能夠最大化省能，十分適合醫療應用。Fusion元件還具有很低的靜態功耗和動態功耗，可進一步節省能源。這些元件支援不同的工作模式，例如睡眠和待機模式，可大幅度降低功耗。
總結
FPGA在臨床醫療應用中始終擁有強大的優勢地位。憑藉多功能性、可程式性、更短的開發週期以及易於使用等特點，FPGA一直以來都在這些應用中廣獲運用。標準產品的供應期是Actel 脫穎而出的另一個因素 。Actel在開發穩健的軍用、航空和汽車用FPGA方面的卓越口碑和雄厚實力彰顯了其技術在系統關鍵型應用中的獨特優勢和可靠性。
Actel Fusion除了在非揮發性低功耗可程式元件上整合了混合訊號功能之外，還包含了所有FPGA的優點，這種整合化提供了一種嶄新的解決方案，可滿足系統關鍵型臨床醫療應用對可靠性、安全性和高度整合化的要求。
為了推動面向臨床醫療設備市場的低成本系統級晶片解決方案的開發，功能齊備的Actel Fusion入門級工具套件(Fusion Starter Kit)和具有M1支援的 Fusion 入門級工具套件包含了基於 Fusion混合訊號FPGA進行設計所需的一切要素。這些入門級工具套件為採用Fusion 或具有M1支援的 Fusion元件開發系統提供了完整的平台。
瞄準現今複雜的嵌入式設計，愛特公司今年發表的SmartFusion™， SmartFusion元件源自於公司於2005年首度推出的Fusion混合訊號FPGA，這是全球首款智慧型混合訊號FPGA元件。
SmartFusion用快閃製程技術結合了Actel通過驗證的FPGA架構、以ARM(R) Cortex(tm)-M3硬處理核心建構的完整微控制器子系統、以及可程式類比區塊。SmartFusion元件可為包括馬達控制、系統和電源管理、以及工業自動化等多種應用提供功能強大的解決方案。這些應用橫跨工業、軍事、醫療、通訊、電腦與儲存市場。嵌入式設計人員無需再為設計做折衷選擇，他們能夠在單一晶片上，輕鬆地建置他們想要的系統，並具備所有需要的功能。
圖2 用於熱管理與電源管理的Fusion FPGA
