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医疗设备/医疗器械 |
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欧姆龙HEM-790ITCAN血压计中的先进半导体技术 |
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作者：Allan Yogasingam |
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技术世界与医学领域一向存在着一种自然的融合。例如1612年，意大利物理学家Santorio Sanctorius发明了第一个医疗用温度计，暗寓着科学与工程正逐渐依赖于医疗实务的进展。随着时间推移，更多科学方面的发现与发明也进一步地推动了先进医学技术的进展；例如德国物理学家伦琴(Wilhelm Conrad Roentgen)在1895年发现X光线，以及荷兰生理学家爱因托芬(Willem Einthoven)在1906年发明了心电图。
而在1954年硅晶体管的发明可说是这种技术与医学融合的一大里程碑。从那时候起，电子整合于医学的应用开始起飞，甚至实现了该领域的多项重大成就，如1958年第一次成功移植人工心脏起搏器、1960年首度使用超音波成像进行诊断、1972年开始进行计算机断层摄影扫瞄，以及1980年实现商用化磁共振造影(MRI)扫瞄。
随着半导体技术进步，并达到越来越严格的性能、可靠性、功耗与尺寸等要求，对于设计人员与工程师而言，它在医疗应用上的实用性也更为明确。ASIC与FPGA的特性与尺寸使其很自然地适用于小型的病患用监视器设备，如血糖仪与血压计等。举例来说，超低功耗ASIC被设计用于助听器中，它可在不增加助听器体积的情况下，有效提升其可用性。
可携式与植入式医疗设备中越来越广泛采用系统单芯片(SoC)。此外，通过RFIC与其它无线传感器的性能，可让小型植入式单元从人体内部传送数据到外部设备，以便于监看病患的器官活动情形。
血压计内部
半导体技术的某些微缩特性也为医疗技术带来了贡献，并使我们能在街角的药房中买到居家医疗设备。例如，在我家附近的药房中，就可以买到欧姆龙(Omron)公司的HEM-790ITCAN自动血压计。
就在不久以前，如果想要掌握较精确的血压读数，一般都必须先去诊所看医生，由医生或护理人员使用医疗实验室等级的血压计为病人量测血压读数。即使是患有慢性疾病需要持续监控血压的病人，也必须常常到诊所复诊──除非病患自己拥有一部实验室级的血压计，并经过医学训练才可正确的操作，以及知道如何正确解读数据。
东芝TMP86CP23AUG微控制器连接至力传感器
而像欧姆龙的HEM-790ITCAN自动血压计，现在已可让用户在家中自行准确测量血压；它采用了电子自动充气、传感器与算法以回报读数，并可储存于该装置的软件管理系统中；同时，还可让医师随时进行检查。
技术的进展如何使这些家用医疗设备成为现实？从欧姆龙这款自动血压计内部即可发现，在其简单设计中，有效地使用了半导体技术来复制传统的精密医疗设备。
压力传感器本身就相当值得注意。在该血压计的传感器部份，主动式传感器就是一款压力变电器。当手臂袖带充气以及消气时，变电器内的薄膜因气压改变而收缩。传感器可量测到不同的压力，并产生因袖带中所测压力而改变的输出电压。压力传感器内的特殊电路能够让温度变化造成的错误减至最低，而放大器电路则可调节由温度变电器传来的讯号。在此电路中，从血压计传感器所输出的电压与测得的压力之间存在线性关系。
该血压计的主电路板上搭载了两款有助于实现主要能的芯片。Cypress Semiconductor enCoRe(强化型组件缩减)产品整合了低速USB与PS/2外围控制器，是血压计与用户计算机的主要接口。专为用户而设计的计算机主要用于储存个人与血压读数等数据。Cypress的8位RISC微控制器并配备256B RAM与序列外围接口(SPI)通讯模块。
从压力传感器所接收到的数据再经由东芝(Toshiba)的8位CP23AUG微控制器进行处理；东芝的这款MCU支持48kB ROM、2kB RAM，以及一个8信道、10位的A/D转换器。
东芝8位CP23AUG微控制器
医疗技术将在未来渗透到健康照护的每一个层面。同时，随着技术的进展，当计算机微缩到像一角钱铜板的大小，而无线架构的革新也使得无线技术随处可得时，医疗领域的未来正于此展开。
健康照护机构与从业人员们也取得了这些运算与无线技术的进展，因而能为我们提供更高效率、更实际可行的医疗照护。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(1/24/2011) |
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