医疗器械介绍以及护理点和近患者检测的增长趋势

本教程讨论了在护理点和患者附近环境中使用医疗器械的增长趋势。本文重点介绍了分析仪器领域的代表性示例（血气分析仪和流式细胞仪），描述了将这些医疗设备迁移到便携式外形的关键设计考虑因素。

概述

医疗器械包括分析、听力学（助听器除外）、牙科、眼科、假肢和手术器械。本节重点介绍分析仪器领域的代表性示例：血气分析仪和流式细胞仪。

分析仪器用于医学和生命科学的研究和诊断应用。传统上，这些仪器主要在实验室环境中发现。然而，随着诊断继续从中心实验室转移到护理点，分析仪器越来越多地用于医院和其他接近患者的环境。

虽然这一趋势增加了分析仪器的可用市场，但也对系统设计人员提出了新的要求。

尺寸、功耗、成本和易用性是渗透到非传统市场的关键考虑因素。仪器必须足够小，以便放在台面上。如果便于携带，则需要针对电池操作进行优化。此外，它们应该价格低廉，以便由护理点提供商购买，并且用途广泛，可以执行多种测试以提高成本效益。最后，由于操作员可能不再是经过培训的技术人员，因此他们需要易于使用和直观。

Analog 为该市场提供广泛的医疗级解决方案组合。该公司先进的工艺技术为医疗器械设计带来了新的精度、集成度和节能水平。

主要优势

高性能信号路径解决方案提供超出设备要求的精度

先进的电量计算法与先进的电源管理电路相结合，可延长便携式仪器的电池寿命

集成监控器提供多级自我监控，以增强可靠性

创新的触摸屏控制器可实现更直观的用户界面

多种接口解决方案支持多种连接选项

血气分析仪

概述

血气分析仪通常用于患者监测和诊断，可量化和分析血液中各种气体的含量。它们的工作方式与血糖监测仪类似（参见应用笔记4659：“血糖仪”）。将化学试剂与血液样本混合，使用光电传感器或电化学传感器进行检查。将血液样本的读数与校准试剂进行比较以确定结果。

应用

血气分析仪通常用于简单的血液测试，以及允许医生在各种环境中监测患者健康状况的复杂测试套件。除临床诊断外，血气分析仪还可用于呼吸治疗和即时诊断。这些市场需要设备小型化和复杂化。需要小型（有时是手持式）外形，集成多种测试功能，例如血糖和电解质分析。这种测试多功能性提高了设备的成本效益。

信号路径

大多数血气分析仪具有多个传感器，这些传感器通过放大器和多路复用器驱动至模数转换器（ADC）。数据在微控制器中处理，微控制器通过RS-232、USB或以太网连接到PC或其他仪器。数模转换器（DAC）通常用于校准传感器放大器，以最大限度地提高电极的灵敏度。

显示

现代血气分析仪越来越多地采用触摸屏与图形用户界面（GUI）相结合，使编程过程更加直观。对用户输入的可见、听觉和触觉响应可帮助设计人员改善用户体验。Analog 的高级触摸屏控制器提供触觉反馈、触摸处理以减少总线流量，以及用于精确手势识别的自主模式。

血气分析仪的系统框图。

流式细胞仪

概述

流式细胞仪最初用于计数血细胞。今天，它们被依靠在从免疫学到干细胞研究的学科中进行各种基于细胞的分析。

首先用响应某些波长的光而发出荧光的蛋白质对要计数的细胞进行染色。这些蛋白质被设计为仅附着在某些细胞上。在某些情况下，细胞不会被染色，因为它们具有发出荧光的天然蛋白质。细胞被迫进入试管，该管的孔径已设置为仅允许特定范围的细胞大小通过。这些细胞流过一到四个不同波长的激光器。当通过激光束时，蛋白质会以比激光更长的波长发出荧光。

光电探测器捕获这些波长并测量来自原始光源的散射光。不同的波长使仪器能够确定细胞的大小和类型。光电探测器的输出被放大并用于驱动ADC。通常，每个通道有一个ADC。所有数据均由数字信号处理器（DSP）处理，并生成直方图，显示计数的细胞类型。

一旦细胞通过激光，它们就会通过充电环充电。电荷量由电池类型决定。然后偏转板将细胞分类到不同的试管中进行进一步分析。

应用

在基因组和蛋白质组学研究进步的推动式细胞仪继续将其范围扩展到新的应用领域。然而，为了实现这种更广泛的使用，必须使它们更加负担得起。由于正常价格从50 000美元到500 000美元不等，流式细胞仪对于许多护理点诊断设施来说仍然过于昂贵，对于第三世界市场来说更是如此，因为第三世界市场需要流式细胞仪进行艾滋病毒/艾滋病治疗。

需要小型化、集成的护理点系统来满足新兴市场的需求。这些系统需要高通量以允许处理更多样品，支持多种颜色以提供扩展的测试功能，并通过自动化功能提高易用性。

审核编辑：郭婷