低端芯片降低了醫(yī)療設(shè)備成本

當(dāng)8位芯片可以完成工作時(shí)，不要將32位Pentium微處理器丟給醫(yī)療設(shè)備問(wèn)題。例如，低成本芯片已經(jīng)作為葡萄糖，血壓，心臟和呼吸監(jiān)測(cè)器發(fā)揮作用。它們還可以驅(qū)動(dòng)醫(yī)療設(shè)備的顯示屏或簡(jiǎn)化用戶界面。它們可以自動(dòng)化和控制藥物輸液泵，呼吸機(jī)，脈搏血氧儀和小型電動(dòng)機(jī)的功能。這使得這些產(chǎn)品更易于使用和更可靠 - 這些優(yōu)點(diǎn)可輕松轉(zhuǎn)化為家用設(shè)備和較低成本的醫(yī)療保健。

一些公司甚至開(kāi)始使用8位芯片來(lái)控制化療藥物的輸注。醫(yī)生說(shuō)如果你能改變給藥速度，化療效果會(huì)更好。在這種情況下，處理器不僅可以實(shí)現(xiàn)功能的自動(dòng)化 - 它還可以讓醫(yī)生或護(hù)士計(jì)劃治療。更多示例如下：

踏板車走向數(shù)字化。加利福尼亞州都柏林的Curtis PMC剛剛推出了第一系列控制器，用于關(guān)節(jié)炎患者和其他患有嚴(yán)重疾病的滑板車，這些疾病包含8位Motorola 68HC11微控制器。“這是我們的第一個(gè)數(shù)字設(shè)計(jì)，”項(xiàng)目經(jīng)理Pete Andriola說(shuō)。“我們之前的所有設(shè)計(jì)都是模擬的，這在這個(gè)行業(yè)中并不少見(jiàn)。”

在這個(gè)為期一周的課程中，我們將看到兩個(gè)低成本但功能豐富的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)程序：CircuitStudio和KiCad。

通常，踏板車用戶具有足夠的物理能力來(lái)控制油門(mén)和制動(dòng)器，但通常必須用拐杖行走。輪椅通常要貴5至10倍，并且在踏板車可以使用的某些地方無(wú)法操縱。踏板車用戶可以從房子到商店以10或12英里/小時(shí)的速度行駛。一些較大的單元具有適用于所有天氣條件的外殼 - 與小型電動(dòng)車不同。

從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變是由監(jiān)管環(huán)境驅(qū)動(dòng)的。踏板車在1996年必須滿足的安全要求，以及在不久的將來(lái)美國(guó)采取的類似措施，已經(jīng)規(guī)定了更高水平的內(nèi)置自檢和故障處理以及錯(cuò)誤保護(hù)。

“符合這些規(guī)范的模擬控制器基本上需要幾乎完全冗余才能使部件數(shù)量增加一倍，”Andriola說(shuō)。“在模擬控制器中，控制功能由成堆的運(yùn)算放大器和比較器執(zhí)行，您必須加倍。”這是因?yàn)楸仨殬?gòu)建兩個(gè)獨(dú)立的控制部分，并且只要彼此不一致就讓它們聲明出錯(cuò)。

控制器降低了成本。“我們驚喜地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你在控制器的當(dāng)前水平和復(fù)雜性上升時(shí)，微控制器設(shè)計(jì)變得更便宜，”Andriola報(bào)道。

使用微控制器可以實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)功能相對(duì)簡(jiǎn)單。在該產(chǎn)品的高端產(chǎn)品中，柯蒂斯從350份增加到250份。在產(chǎn)品線的中高端，使用68HC11降低了產(chǎn)品成本，為控制器提供了更多功能，并使公司符合規(guī)定。

在產(chǎn)品線的最底部，為了滿足法規(guī)要求，需要略微增加成本。此外，您還可以獲得額外功能的獎(jiǎng)勵(lì)，例如室內(nèi)和室外配置以及可變速度和加速度。現(xiàn)在它們已經(jīng)可用，Andriola認(rèn)為人們會(huì)發(fā)現(xiàn)他們需要它們。

在過(guò)去最好的情況下，踏板車有一個(gè)高/低速開(kāi)關(guān)。“現(xiàn)在，我們可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)我們稱之為多模式的功能，用戶可以選擇一整套參數(shù)供室內(nèi)或室外使用。換句話說(shuō)，”安德里奧解釋說(shuō)，“速度不僅會(huì)改變，但是可以改變加速度，制動(dòng)距離和電流限制。這使得最終用戶可以比模擬組件更好地控制車輛的感覺(jué)。“

另一個(gè)好處是：OEM可以為患者設(shè)置踏板車，同時(shí)他或她正在接受治療師的訓(xùn)練以使用車輛。在訓(xùn)練期之后，用戶可以獲得更快樂(lè)的感覺(jué)并以更高的速度旅行。

基于微控制器的設(shè)計(jì)還為OEM提供了更高的靈活性。OEM可以購(gòu)買(mǎi)一個(gè)控制器并配置三種或四種不同的方式，而不是購(gòu)買(mǎi)三個(gè)或四個(gè)不同的踏板車控制器。配置意味著設(shè)置最高速度，加速和制動(dòng)速率以及電流限制等。以前，這些規(guī)格需要不同的控制器或至少調(diào)整模擬電路上的多個(gè)電位器。這可能是一種昂貴且不太可靠的解決方案。

家庭到辦公室鏈接。另一款基于微控制器的設(shè)計(jì)剛剛進(jìn)入市場(chǎng)，是來(lái)自德克薩斯州休斯頓的Blakbag Technology的E-FAX Voyager。Voyager是一種便攜式，電池供電的ECG(心電圖)監(jiān)護(hù)儀 - 可以通過(guò)電話鏈接與醫(yī)生辦公室進(jìn)行通信。該公司稱這一過(guò)程為“變速電話監(jiān)控”。

該設(shè)計(jì)背后的芯片是Mi??crochip Technology，Chandler，AZ的PIC17C42。這款高端8位微控制器具有一次性可編程(OTP)存儲(chǔ)器，可吸收低電流，并可在未激活時(shí)進(jìn)入“休眠”狀態(tài)。Microchip市場(chǎng)經(jīng)理Jerry Corbin稱，這些功能使其成為這種電池供電應(yīng)用的理想選擇。

患有零星胸痛，心悸，頭暈或昏倒的患者需要這樣的單位。通常在這種情況下，醫(yī)生會(huì)在辦公室里運(yùn)行心電圖，看不到任何異常。然后患者可能會(huì)帶著旅行者回家，以便在癥狀再次發(fā)生時(shí)捕獲數(shù)據(jù)。

患者在腰帶上佩戴與電視遙控器大小相當(dāng)?shù)膯卧?。兩個(gè)電極將設(shè)備連接到患者的胸部，并作為循環(huán)記錄器連續(xù)收集數(shù)據(jù)。患者點(diǎn)擊保存按鈕，該按鈕可在按下按鈕之前的10秒到5分鐘內(nèi)捕獲癥狀數(shù)據(jù)。該裝置繼續(xù)錄制以保存事件及其后果。

接下來(lái)，患者將記錄的信息發(fā)送給醫(yī)生。通過(guò)將Voyager設(shè)備放在電話聽(tīng)筒下，撥打電話號(hào)碼，然后按下發(fā)送按鈕，設(shè)備會(huì)將模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的組合發(fā)送到醫(yī)生辦公室的E-FAX Retriever。Blakbag的工程副總裁Daraius Hathiram稱這種連接為雙向聲學(xué)連接。“這不是真正的調(diào)制解調(diào)器連接，”他解釋道。

在接到呼叫后，辦公室接收器尋呼醫(yī)生，然后將ECG條傳真到某個(gè)預(yù)先指定的位置?；蛘?，醫(yī)生可以從遠(yuǎn)程位置檢索傳真。然后醫(yī)生給患者打電話并采取適當(dāng)?shù)拇胧?/p>

Hathiram說(shuō)，選擇Microchip的主要原因是它的低功耗：“該部件每秒采樣200次，但在樣品之間進(jìn)入睡眠狀態(tài) - 這實(shí)際上是我們用來(lái)獲得低功率的獨(dú)特屬性。它也是有一個(gè)非常簡(jiǎn)單的指令集。“

高危嬰兒。父母從醫(yī)院帶回家的感覺(jué)是對(duì)孩子健康的關(guān)注。如果嬰兒屬于“高風(fēng)險(xiǎn)”類別，這種擔(dān)憂尤其強(qiáng)烈。

醫(yī)生認(rèn)為，如果嬰兒早產(chǎn)，他們將面臨高風(fēng)險(xiǎn);出生體重低;幸存下來(lái)是一種明顯的危及生命的事件，如呼吸暫停，心率低或血氧飽和度低;或嬰兒的家庭有SIDS病史(嬰兒猝死綜合癥)。

呼吸暫停意味著寶寶停止呼吸。這種情況最常發(fā)生在睡眠期間。小島嶼發(fā)展中國(guó)家背后的早期理論之一是，受害者可能在他們?nèi)ナ狼坝泻粑鼤和Ｊ录?，盡管研究人員無(wú)法證明呼吸暫停與隨后的小島嶼發(fā)展中國(guó)家之間存在直接關(guān)聯(lián)。然而，他們確實(shí)知道頻繁和長(zhǎng)時(shí)間的呼吸暫停事件會(huì)導(dǎo)致健康問(wèn)題。

在家里安心。如果嬰兒屬于高風(fēng)險(xiǎn)類別，醫(yī)生將開(kāi)出家用監(jiān)護(hù)儀，例如來(lái)自喬治亞州瑪麗埃塔的Healthdyne Technologies的SmartMonitor。父母從當(dāng)?shù)蒯t(yī)療供應(yīng)公司租用該單位。平均監(jiān)測(cè)期為四至五個(gè)月，或直到嬰兒超過(guò)高風(fēng)險(xiǎn)階段。

SmartMonitor包含一個(gè)帶有Hitachi 64180 8位微處理器的監(jiān)控單元和一個(gè)在嬰兒胸部?jī)蓚?cè)帶有碳浸硅橡膠電極的泡沫帶。該裝置監(jiān)測(cè)呼吸和心率。

微處理器從連接到患者的模擬板讀取信號(hào)，并決定是否觸發(fā)警報(bào)。它還控制著內(nèi)存系統(tǒng)。如果處理器本身出現(xiàn)問(wèn)題，片內(nèi)看門(mén)狗定時(shí)器將發(fā)出警報(bào)，從而提高了設(shè)備??的可靠性。Healthdyne電氣工程師Gary Holder說(shuō)：“八位就足夠了。我們正在處理相當(dāng)緩慢的信號(hào) - 心率和呼吸。”

拯救年輕人。呼吸暫停延遲通常設(shè)定為20秒，因?yàn)閶雰涸诤粑g有短暫的暫停。“整個(gè)想法，”Healthdyne Technologies的營(yíng)銷總監(jiān)史蒂夫·康姆斯說(shuō)，“如果嬰兒出現(xiàn)問(wèn)題，他或她通常會(huì)對(duì)護(hù)理人員的溫和物理刺激作出很好的反應(yīng)。例如，移動(dòng)手臂或放置一只手托著嬰兒的胸部，抱起嬰兒，或者，如果需要，還可以進(jìn)行心肺復(fù)蘇。單獨(dú)留下，嬰兒可以進(jìn)入退行狀態(tài)，在這種情況下他們沒(méi)有正確反應(yīng)。但如果你能打斷它，你可以挽救他們的生命。 “

泡沫帶電極拾取ECG信號(hào)以測(cè)量心率。“我們?cè)趮雰旱男厍粌?nèi)應(yīng)用了32kHz的方波，”Combs說(shuō)。“寶寶在該頻率下的胸部阻抗約為200歐姆。我們測(cè)量嬰兒呼吸時(shí)胸部阻抗的變化。吸氣時(shí)吸氣量增加阻抗，呼氣時(shí)阻抗下降。我們正在尋找大約1歐姆的變化對(duì)于。”

Healthdyne之前的設(shè)計(jì)采用機(jī)械開(kāi)關(guān)來(lái)控制設(shè)定點(diǎn)。使用新設(shè)計(jì)，處理器可以將連續(xù)緩沖事件記錄存儲(chǔ)器系統(tǒng)保持在待機(jī)模式，直到發(fā)生警報(bào)。此時(shí)，它指示設(shè)備在事件發(fā)生之前捕獲來(lái)自嬰兒的15秒波形，然后記錄事件并在警報(bào)狀況得到糾正后再記錄30秒或更長(zhǎng)時(shí)間。之前，沒(méi)有辦法保存事件前數(shù)據(jù)。

Combs說(shuō)，該處理器還讓設(shè)計(jì)人員使用2行LCD用戶界面和簡(jiǎn)單的3鍵控制來(lái)設(shè)置警報(bào)和記錄參數(shù)。“它使我們可以靈活地在不更換工具或電路板的情況下對(duì)軟件進(jìn)行更改。”

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