如何设计成功的医疗电子设备？五大技术要点介绍

　　现今的OEM厂商面临着复杂且严格的法规和市场要求。从影像、诊断、治疗到病人监控和医疗信息技术系统基础设施，设计人员用到了大量的产品和服务来满足国际医疗标准中对硬件、软件和连通性的要求。

设备更小巧、性能更强大

　　缩小设备尺寸是最重要的医疗设计趋势之一，这主要是因为设计采用了尺寸更小的元器件。例如，之前需要手推车搭载的影像应用，现在开发时必须要缩减其尺寸。COM通过缩减中型产品的尺寸以及为现有产品提供可升级性支持着这种设计趋势。

　　如图中所示的CompactPCI 设备适用于需要节能、双核性能的应用，例如医疗影像和其它实时应用。

　　例如，之前要求使用体积更大的单板机来完成的影像任务，现在可用ETXexpress-PC这样的高性能COM来完成。在使用相同芯片组和中央处理单元（CPU）的情况下，若是采用microETXexpress-PC模块，则可以进一步缩小尺寸。此外，若是有姊妹设备不要求具有同样强大的图像处理能力，但是要求提高功率效率，那么可以使用microETXexpress-SP模块。这些选择的存在让设计人员能为同一系列的医疗产品提供高低不同的性能选择。此外，设计人员可以预见，若是有姊妹设备要求能够耐冲击和震动，并且要能够承受极限温度条件，那么今后的COM也将能很好地满足它们的需要，如最近推出的microETXexpress-XL。

　　可以承受极端环境。它可以提供高可靠性、耐冲击和震动，并且能在工业温度E2（–40°~ 85°C）范围内工作。

　　随着英特尔45纳米架构的出现，小尺寸产品的性能得到了大幅提高。设计人员可以预期，近期的研发成果，比如英特尔32纳米处理器技术，将会持续推动医疗设备和系统在可靠性和性能方面的发展。特别是在空间、性能、发热方面受限的嵌入式应用领域，45纳米技术产品可以在时钟频率为1.1-1.6 GHz、电路热功率小于５瓦的情况下实现高性能。对533 MHz前端总线的功率优化让这项技术实现最快速的数据传送——这特别适用于那些需要在途中或在事故现场扫描和传送受伤人员的图像给医院的实时影像工具。 

数字技术推动医疗市场的发展 

　　随着医疗服务供应商努力于提高护理效率、改进标准，数字技术让医疗市场发生了翻天覆地的变化，并在医疗产品设计的许多方面扮演着重要角色。例如，便携设备收集医疗数据的速度和精确度满足并且超过了目前的标准的要求，为医疗服务人员之间进行安全而有效的数据传送提供了一条大道。New Venture Research Corp的一份市场报告预测各种不同的市场因素将推动嵌入医疗技术快速成长。 到2013年，COM的销售业绩有望从2008年的０.７８７亿美元增长至２.５６亿。这意味着COM的复合年度增长率高达21.2%。

　　COM Express标准是一个PCI工业制造商计算机小组工业标准（由Kontron Corp初建，起初由Kontron、英特尔、PFU、RadiSys公司赞助），该标准中定义的接口用于实现从传统的平行接口与低电压差分信号传输 （LVDS）的流畅转换。COM Express既可以支持传统的总线，如PCI、ATA、 LPC和HD Audio（或AC’97）；也支持PCI、串行ATA或SAS和G级以太网等新型高速串行互连接口。做为一个不断演进的标准，COM Express最初设计用于适应下一代PCI Express (5 GHz)和串行ATA (300 Mb/秒)接口， 数据传递速率现在已经分别达到160 Gb/秒 和1.2 GB/秒。为了确保未来COM Express模块和载板之间的可升级性和互操作性，有五种共享信号配置（引脚类型）被定义，用来简化系统集成。有些Pin-Out Type 只需要一个220针连接器，其它则需要两个集成式 220针连接器来支持所有定义的信号。

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　　此外，COM Express标准支持PCI Express Graphics (PEG)而非更古老的AGP，这极大地提高了医生用于评估患者病情的图片的质量。COM Express标准其对G级以太网 和USB 2.0等先进的通信技术的支持，也使得医疗人员可以实时查看这些高质量的图片。基于COM Express模块的嵌入式医疗应用通过模块内置的串行DVO和LVDS功能消除了数据传输的瓶颈。

定制没有过时

　　做为一款现货供应的紧凑型模块，COM拥有PC的所有核心功能，包括图形芯片、以太网、音频、通信接口、USB端口以及其它系统总线。这些功能等于是在小尺寸模块上搭建了一台完整的计算机主机。该模块被安装在定制主板上，定制主板集成了针对特定医疗终端用途而定制的面向应用的I/0和功率电路。只有定制设计的主板和特定医疗应用挂钩，增加了一系列进行独特诊疗流程所需的功能——如医疗影像以及采集血压或心率等病人数据。

　　定制方面的投入可以延伸到好几代终端产品。这些产品采用多种CPU内核，可以通过替换CPU内核来拓展产品或产品线。相对的是，没有硬件定制需求的低产量设计可能更适合用于标准的单板机解决方案。 

　　标准COM实现可能会出现在未来的应用中，如微型超声波机，它小到能够装在医疗技术人员的口袋里，并且能够将图片无线传送至标准的PC上进行远程诊断。现场急救人员可以使用这款新设备与主治医生进行沟通，这使得急救人员能够在病人被送入急救室之前就进行诊疗。

　　不管是终端用户的预期推动了设备的研发或是设备研发让终端用户怀有更大希望，随着新技术的兴起，设计人员可以自由地扩展思路。例如，微米和纳米级COM让便携设备的计算能力比之前的系统更为强大。microETXexpress模块现已作为紧凑造型版纳入COM Express标准。nanoETXexpress与官方COM Express标准的唯一差别就是尺寸不同。引脚定义和连接器放置与Type 1类引脚完全同步。 

　　医疗影像所取得的技术进步阐明了这些优点，并且应用范围相比早几年更为广泛。例如，功能强大的影像设备被用于治疗外伤、心脏病和癌症等。便携设备不再受低质量图像与低下的处理速度所限 。这些设备改进减少了人工误差、提高了诊断速度。他们使预防性医学领域进步迅速。

大型设备保持强大的计算能力

　　制造商-设计人员间的关系成为医疗设备能否取得全面成功的关键。