Spezielle Chips für portable medizinische Geräte

Spezielle Chips für portable medizinische Geräte

Die Akzeptanz eines solchen Selbsttestkonzepts hängt von etlichen Faktoren ab. Aus technischer Sicht maßgebend sind Zuverlässigkeit, Genauigkeit und vor allem – weil viele Anwender ältere Menschen sind – eine einfache Bedienung. Da Patienten die Geräte ständig mit sich führen, ist ein entsprechender Formfaktor, nicht zu groß, nicht zu klein, ebenfalls von Bedeutung. Zu guter Letzt sollte die Lebensdauer der Batterien so lang wie möglich sein, um die Anzahl der Batteriewechsel während der gesamten Nutzungsdauer des Gerätes klein zu halten. Idealerweise ist überhaupt kein Batteriewechsel erforderlich.

Auf die Elektronik übertragen resultiert aus den genannten Faktoren: Das Messsystem muss sehr präzise sein und mit extrem niedriger Stromaufnahme auskommen. Traditionell begegneten Entwickler von Selbsttestgeräten dieser Herausforderung gerne mit einem Konzept, das im Kern ein spezielles ASIC für die Messfunktion und aller dazu erforderlichen Funktionsblöcke vorsah. Für die Auswertung wurde dann ein separater Standard- Mikrocontroller (MCU) als Prozessor mit Peripherie für die Ein-/Ausgabe und zur Datenspeicherung verwendet – wegen vermeintlich niedriger Kosten bevorzugt in ROM-Technologie. Dieser Ansatz bietet in der Tat eine weitgehende Optimierung der Stromaufnahme des Systems, er führt allerdings zu langen Entwicklungszeiten und hohen Einstiegskosten aufgrund der komplexen ASIC-Entwicklung. Nachteilig ist auch die fixe Ausrichtung des Messsystems, die eine rasche Anpassung an veränderte Anforderungen nicht oder nur sehr begrenzt zulässt. Ein rein auf Standardkomponenten beruhender Ansatz hingegen führt zu kürzeren Entwicklungszeiten mit geringem anfänglichen Investitionsrisiko. Zugleich bleibt diese Lösung auch flexibel. Allerdings lassen sich die Optimierung der Stromaufnahme und die Kosten eines solchen Systems nur bedingt den genauen Anforderungen der jeweiligen Applikation anpassen. Die Lösung für dieses Dilemma verspricht der Einsatz eines ASSP-Bausteins zu sein (Application Specific Standard Product), der für einen speziellen Zielmarkt entwickelt und sowohl in puncto Stromaufnahme als auch Kosten auf zielmarktgerechte Applikationen optimiert wurde. Entwickler medizinischer Geräte reduzieren damit die Vorlaufkosten und Entwicklungszeit deutlich (Bild 1).

Beispiel einer ASSP-Plattform

Die neue MCU-Familie MSP430FG461x von Texas Instruments ist treffendes Beispiel eines evolutionären Schritts hin zu einer echten ASSP-Plattform für portable Medizingeräte. Verglichen mit bereits verfügbaren 16-bit-Mikrocontrollern der MSP430- Reihe bietet die neue Serie mehr als zweimal so viel Flash-Speicher (maximal 120 Kbyte), bis zu viermal so viel RAM (maximal 8 Kbyte), zusätzliche Module zur Datenkommunikation und eine bessere Kontrastregelung für die LC-Anzeige. Ebenso wie bei den MSP430FG43x-Produkten ist auch bei dieser neuen Familie die komplette Signalkette auf dem Mikrocontroller integriert. Diese besteht aus einem 12-bit-Analog/Digital-Umsetzer (ADC12), zwei 12-bit-Digital/Analog-Umsetzern (DAC12) und drei per Software konfigurierbaren Operationsverstärkern (OPV). Die MSP430FG4xx-Reihe ist damit zugeschnitten auf Applikationen, in denen Kleinsignale erfasst, aufbereitet und ausgewertet werden müssen, wie eben im Fall medizinischer Messgeräte.