便携式医疗设备正在改善提供给数百万患者的医疗水平。血糖仪、心率监测仪、胃造影（ｇｉ）、无痛植入及许多其它设备为急慢性病症患者的生活带来福音。便携式自动除颤器可以在紧急情况下拯救患者的生命。运动表能自动记录使用者的心率，自动测量距离，计算步数，并可最大限度实现增氧运动的效果。未来更多用于医疗的创新产品，将大大提高医疗保健的效率。

　　实际上所有这些便携式产品都需要一个低功耗的微控制器获取来自使用者或操作人员的命令，提供信息和进行状态更新。因为几乎所有产品都是依靠电池运行，所以应重点考虑延长电池寿命。这些产品对电池寿命的要求不同，一般二到十年更换电池。此外，这些受空间限制的产品通常需要高度集成的模拟元件，将信号置于适当的条件下并转换为数字形式，以对这些信号进行处理和转换。

　　便携式医疗设备对微控制器的需求给半导体公司带来了挑战。设计通常是在功能特性、规格和空间限制之间进行取舍，但是在便携式医疗领域中很难进行这些取舍。便携式医疗市场的要求往往是相互矛盾的：既要求多功能，又要求小巧；既要求高性能模拟，又要求低功耗；既要求高处理能力，又要求电池寿命长。这些产品需要有模拟数字转换器（ａｄｃ）、可调增益、电源管理系统和液晶显示器。

　　本文将讨论医疗电子市场中的一些创新产品，医疗设备行业的普遍趋势，以及如何应用片上系统微控制器改进未来的设备。

　　创新

　　得益于超低功耗、高度集成微控制器的推出，能减轻病痛、提高患者保健和生活质量的新产品大批量的走入市场当中。

　　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｎｅｕｒｏｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ公司是ｓｔ．　ｊｕｄｅ　ｍｅｄｉｃａｌ的一个子公司，该公司生产的ｅｏｎ脊髓刺激器是一种治疗慢性病痛的植入式设备（图１）。它的工作原理是，植入设备将温和的电脉冲发送到脊髓附近的传导区域，当这些电脉冲穿过神经系统进入大脑时，可遮盖或中断痛觉，取而代之的是一种舒适的感觉，称作“感觉异常”。

　　图１．　ｅｏｎ脊髓刺激系统已被批准为治疗躯干四肢慢性疼痛症和腰椎手术失败综合症（ｆｂｓｓ）的专业仪器。它的工作原理是：植入设备将温和的电脉冲发送到脊髓附近的传导区域，当电脉冲传入大脑时可中断疼痛信号。

　　最近推出的另一种比较有趣的设备是智能药丸（图２）。它的工作原理是：患者将其吞咽下去，就可监测胃肠道的情况。当智能药丸经过胃肠道时，将数据自动传输到便携式数据收集器中。与传统胃肠道数据收集的方法相比，它的副作用更小，也更为方便。这种设备对小型化和电池寿命的具有极高的要求。

　　图２．　智能药丸：患者将其吞咽下去，监测胃肠道情况

　　智能药丸胃肠道监测系统表明，包括ｒｆｉｄ、ｚｉｇｂｅｅ、８０２．１５．４及其它专有协议的低功耗无线协议使医疗领域的创新上升到一个新水平。除了为病人设计的产品外，多家公司近来已发布了基于无线协议的资产跟踪系统，用于跟踪医院设备和人员情况。

　　集成

　　具有板载微控制器的片上系统所提供的集成水平使便携式医疗设备获益匪浅。如果没有高水平的模拟集成提供小型空间里的更多容量，就不可能产生这么多小型便携产品。

　　图３是现代微控制器的结构图，此微控制器可用作血糖仪或脉搏血氧仪等便携式医疗产品的片上系统。集成的微控制器是运行这些设备所需的唯一集成电路。用于医疗设备的微控制器具备如下特征：

　　高性能模拟数字转换器，通常１２ｂｉｔ以上；

　　用于自动增益控制等信号调节的运算放大器；

　　数模转换器，有时用于反馈；

　　基于分段的液晶显示器驱动；

　　模拟数字转换器的高性能基准电压；

　　集成闪存卡和随机存取存储器（ｒａｍ）内存条；

　　能源管理系统和监管系统，这些产品直接由一节硬币型锂电池或两节碱性电池供电运行。

　　图３．　现代微控制器结构图

　　集成的优势包括：电路板面积减小、生产成本较低、方便采购和功耗最小化。如果将闪存程序编辑到电路内，集成闪存卡和ｒａｍ内存条不仅可用作程序和数据存储器，还可用作资料记录记忆器。

　　ｍｓｐ４３０ｆｇ４２７０微控制器是具有成本优势的高度集成设备中的一个典范。它由模拟数字转换器、数模转换器，可编程增益运算放大器、高精度电压基准和液晶显示器驱动组成。用分立器件实现高水平模拟性能会增加大约１美元的材料成本，更不必说采购、物流和制造成本的增加了。在设计过程中很容易忽略这些额外开