本教程討論了在護理點和患者附近環(huán)境中使用醫(yī)療器械的增長趨勢。本文重點介紹了分析儀器領域的代表性示例（血氣分析儀和流式細胞儀），描述了將這些醫(yī)療設備遷移到便攜式外形的關鍵設計考慮因素。

概述

醫(yī)療器械包括分析、聽力學（助聽器除外）、牙科、眼科、假肢和手術器械。本節(jié)重點介紹分析儀器領域的代表性示例：血氣分析儀和流式細胞儀。

分析儀器用于醫(yī)學和生命科學的研究和診斷應用。傳統(tǒng)上，這些儀器主要在實驗室環(huán)境中發(fā)現。然而，隨著診斷繼續(xù)從中心實驗室轉移到護理點，分析儀器越來越多地用于醫(yī)院和其他接近患者的環(huán)境。

雖然這一趨勢增加了分析儀器的可用市場，但也對系統(tǒng)設計人員提出了新的要求。

尺寸、功耗、成本和易用性是滲透到非傳統(tǒng)市場的關鍵考慮因素。儀器必須足夠小，以便放在臺面上。如果便于攜帶，則需要針對電池操作進行優(yōu)化。此外，它們應該價格低廉，以便由護理點提供商購買，并且用途廣泛，可以執(zhí)行多種測試以提高成本效益。最后，由于操作員可能不再是經過培訓的技術人員，因此他們需要易于使用和直觀。

Analog 為該市場提供廣泛的醫(yī)療級解決方案組合。該公司先進的工藝技術為醫(yī)療器械設計帶來了新的精度、集成度和節(jié)能水平。

主要優(yōu)勢

高性能信號路徑解決方案提供超出設備要求的精度

先進的電量計算法與先進的電源管理電路相結合，可延長便攜式儀器的電池壽命

集成監(jiān)控器提供多級自我監(jiān)控，以增強可靠性

創(chuàng)新的觸摸屏控制器可實現更直觀的用戶界面

多種接口解決方案支持多種連接選項

血氣分析儀

概述

血氣分析儀通常用于患者監(jiān)測和診斷，可量化和分析血液中各種氣體的含量。它們的工作方式與血糖監(jiān)測儀類似（參見應用筆記4659：“血糖儀”）。將化學試劑與血液樣本混合，使用光電傳感器或電化學傳感器進行檢查。將血液樣本的讀數與校準試劑進行比較以確定結果。

應用

血氣分析儀通常用于簡單的血液測試，以及允許醫(yī)生在各種環(huán)境中監(jiān)測患者健康狀況的復雜測試套件。除臨床診斷外，血氣分析儀還可用于呼吸治療和即時診斷。這些市場需要設備小型化和復雜化。需要小型（有時是手持式）外形，集成多種測試功能，例如血糖和電解質分析。這種測試多功能性提高了設備的成本效益。

信號路徑

大多數血氣分析儀具有多個傳感器，這些傳感器通過放大器和多路復用器驅動至模數轉換器（ADC）。數據在微控制器中處理，微控制器通過RS-232、USB或以太網連接到PC或其他儀器。數模轉換器（DAC）通常用于校準傳感器放大器，以最大限度地提高電極的靈敏度。

顯示

現代血氣分析儀越來越多地采用觸摸屏與圖形用戶界面（GUI）相結合，使編程過程更加直觀。對用戶輸入的可見、聽覺和觸覺響應可幫助設計人員改善用戶體驗。Analog 的高級觸摸屏控制器提供觸覺反饋、觸摸處理以減少總線流量，以及用于精確手勢識別的自主模式。

血氣分析儀的系統(tǒng)框圖。

流式細胞儀

概述

流式細胞儀最初用于計數血細胞。今天，它們被依靠在從免疫學到干細胞研究的學科中進行各種基于細胞的分析。

首先用響應某些波長的光而發(fā)出熒光的蛋白質對要計數的細胞進行染色。這些蛋白質被設計為僅附著在某些細胞上。在某些情況下，細胞不會被染色，因為它們具有發(fā)出熒光的天然蛋白質。細胞被迫進入試管，該管的孔徑已設置為僅允許特定范圍的細胞大小通過。這些細胞流過一到四個不同波長的激光器。當通過激光束時，蛋白質會以比激光更長的波長發(fā)出熒光。

光電探測器捕獲這些波長并測量來自原始光源的散射光。不同的波長使儀器能夠確定細胞的大小和類型。光電探測器的輸出被放大并用于驅動ADC。通常，每個通道有一個ADC。所有數據均由數字信號處理器（DSP）處理，并生成直方圖，顯示計數的細胞類型。

一旦細胞通過激光，它們就會通過充電環(huán)充電。電荷量由電池類型決定。然后偏轉板將細胞分類到不同的試管中進行進一步分析。

應用

在基因組和蛋白質組學研究進步的推動式細胞儀繼續(xù)將其范圍擴展到新的應用領域。然而，為了實現這種更廣泛的使用，必須使它們更加負擔得起。由于正常價格從50 000美元到500 000美元不等，流式細胞儀對于許多護理點診斷設施來說仍然過于昂貴，對于第三世界市場來說更是如此，因為第三世界市場需要流式細胞儀進行艾滋病毒/艾滋病治療。

需要小型化、集成的護理點系統(tǒng)來滿足新興市場的需求。這些系統(tǒng)需要高通量以允許處理更多樣品，支持多種顏色以提供擴展的測試功能，并通過自動化功能提高易用性。

審核編輯：郭婷