临床医疗设备主要是供应临床和化验室使用。许多临床医疗设备，例如病患监护仪、血液分析仪和血液透析机，都是基于微控制器/微处理器并采用相同的构建模块的机电装置。这些构建模块包括电源/电池控制、用户接口(键盘、LCD显示屏和音频控制)、用于数据记录的快闪或EEPROM，以及泵/电机控制。不过，在对传感器和信号调节电路以及机械结构的要求方面，它们则各有不同。例如，血液分析仪需要一个离心分离机，而血液透析机则需要一个透析器(过滤器)。
Actel Fusion 混合信号 FPGA非常适用于临床应用。Fusion是具有独特的混合信号、非易失性存储器 (NVM) 与一系列可靠特性的解决方案，能够提供非易失性低功耗FPGA优势。Fusion能够实现系统管理和控制功能，并采用嵌入式快闪来完成数据记录。此外，它还能执行其它功能，利用模拟模块组(quad)来实现模数转换、温度及电压感测。
血液透析机
肾功能衰竭的病患需要接受血液透析。血液透析一般每周做3次，每次需时3到5小时。在透析过程中，血液从体内抽取到透析机中，仪器中的透析器会：
● 清除患者血液中的代谢废物(例如尿素)
● 使患者血液恢复正常的电解液平衡
● 去除患者体内的多余体液
然后，把清洁的血液送回患者体内。
血液透析机的设计是用以在治疗过程中持续控制和监视静脉和动脉血压，并会在透析过程中加入抗血凝剂(通常是肝磷脂)。
血液透析机一般采用数个控制器来监控血液及其它体液的流量，发出警报，并在必要时关闭仪器。
● 电源控制模块对温度进行检测，启动风扇驱动器，并执行看门狗与电池备份等功能。
● 用户模块通过键盘或触摸板输入病患信息，设置个别病患需要的治疗参数。它还能够协助医疗人员监控病患在透析期间的身体状态和治疗效果。
● 数据记录/通信接口管理快闪/EEPROM和通信端口的使用。
● 可通过好几个模块与控制器来启动音频/警报输出功能，发出状态警报。
● 信号调节/传感器控制模块与系统的机械部件(透析器和导管)紧密集成，共同控制抗凝剂的用量；利用比较器、高精度通用运算放大器以及模数转换器来控制和感测温度；控制透析液的混合与流量，以及其它关键功能。
● 泵/电机控制与驱动器电路管理透析机中的多个泵、阀门、电机和加热器。
● 动脉与静脉控制模块包含了液位传感器和压力传感器。
Fusion混合信号FPGA可以把原本一般得由数个分立式组件才能提供的功能完全集成在单个可靠的低功耗可编程芯片中。图1中以灰色标注的功能性模块就是这种集成度的实例。只需利用单个Fusion器件，就可以取代由看门狗部件、风扇驱动器和温度传感器组成的电源控制模块。电机/泵驱动器模块的功能也可以由单个Fusion器件来提供，包括微处理器和模数转换器。在许多情况下，Fusion能够整合若干个模块。例如，音频/警报模块可以与用户接口模块以及数据记录/通信模块仪器集成在一个Fusion芯片中。这种集成能够利用板上微处理器和非易失性存储器(NVM)来完成数据记录，并可利用Actel旗下的IP解决方案来管理数据输入、警报及其它任务。
Actel Fusion在单片式混合信号FPGA中集成了模拟、快闪和FPGA结构。快闪FPGA把配置信息储存在片上快闪单元中，一旦编程完成，配置数据就成为FPGA结构的固有部分，在系统上电时无需加载外部配置数据 (不同于基于SRAM的FPGA) 。因此，在每次系统上电时，Fusion不需要EEPROM 或微控制器等系统配置组件来加载器件配置数据。这样就能够降低材料清单成本，减少了PCB占用面积，并提高了安全性和系统可靠性。
另外，Fusion可以帮助系统主板省去多个组件 (如闪存、PWM、分立式模拟IC、时钟源、EEPROM和实时时钟)，从而降低医疗设备的系统成本和电路板面积要求。
功率管理与热管理
许多血液透析机都会利用功率管理和热管理单元执行关键任务，例如温度感测和系统断电/上电功能(如图2所示)。准确测量温度并控制透析设备的功率有助于提高系统可靠性，延长产品寿命。现在，利用Fusion器件中的嵌入式模拟资源，这些关键特性很容易被集成和实现。
此外，Fusion 上电即运行，可以在单个3.3V电源下工作。由于启动要求不高，Fusion可充当终极的系统管理器，能够以高精度监控和安排多个电源的上电顺序，以关键应用所需要的受控安全方式来运行系统。
快闪/EEPROM
一个典型的透析设备可以利用EEPROM 或快闪来进行数据记录与存储。Actel Fusion 器件是集成了容量高达 8 Mb的嵌入式快闪的可编程逻辑器件，按页面存储，每页1024位。这种高性能的可配置快闪支持100MHz的工作频率，以及8位、16位和32位的数据总线宽度，能够满足广泛的应用需求。
人机接口(HMI)
透析机的用户接口通常包含有键盘、触摸屏、LCD显示屏和扬声器。设计良好的HMI应该能够帮助医疗服务提供者监控病患状态，有效执行治疗方案。Actel的超低功耗可重编程快闪 FPGA系列则可以提供应对这些挑战的解决方案。
低功耗
不同于许多FPGA，Fusion器件的上电浪涌电流极小，也无大电流转换周期，故能够实现最大化节能，十分适合医疗应用。Fusion器件还具有很低的静态功耗和动态功耗，可进一步节省能量。这些器件支持不同的工作模式，例如睡眠和待机模式，可大幅度降低功耗。
总结
FPGA在临床医疗应用中始终拥有强大的优势地位。凭藉多功能性、可编程性、短开发周期以及易于使用等特点，FPGA一直以来都在这些应用中广获运用。标准产品的过时是Actel 脱颖而出的另一个因素 。Actel在开发稳健的军用、航空和汽车用FPGA方面的卓越口碑和雄厚实力彰显了其技术在系统关键型应用中的独特优势和可靠性。
Actel的Fusion除了在非易失性低功耗可编程器件上集成了混合信号功能之外，还包含了所有FPGA的优点，这种集成化提供了一种空前的解决方案，可满足系统关键型临床医疗应用对可靠性、安全性和高度集成化的要求。
为了推动面向临床医疗设备市场的低成本系统级芯片解决方案的开发，功能齐备的Actel Fusion入门工具套件(Fusion Starter Kit)和包含M1支持的 Fusion 入门工具套件包含了基于 Fusion混合信号FPGA进行设计所需的一切要素。这些入门级工具套件为采用Fusion 或包含M1支持的器件开发系统提供了完整的平台。
Actel Fusion 混合信号 FPGA非常适用于临床应用。Fusion是具有独特的混合信号、非易失性存储器 (NVM) 与一系列可靠特性的解决方案，能够提供非易失性低功耗FPGA优势。Fusion能够实现系统管理和控制功能，并采用嵌入式快闪来完成数据记录。此外，它还能执行其它功能，利用模拟模块组(quad)来实现模数转换、温度及电压感测。
血液透析机
肾功能衰竭的病患需要接受血液透析。血液透析一般每周做3次，每次需时3到5小时。在透析过程中，血液从体内抽取到透析机中，仪器中的透析器会：
● 清除患者血液中的代谢废物(例如尿素)
● 使患者血液恢复正常的电解液平衡
● 去除患者体内的多余体液
然后，把清洁的血液送回患者体内。
血液透析机的设计是用以在治疗过程中持续控制和监视静脉和动脉血压，并会在透析过程中加入抗血凝剂(通常是肝磷脂)。
血液透析机一般采用数个控制器来监控血液及其它体液的流量，发出警报，并在必要时关闭仪器。
● 电源控制模块对温度进行检测，启动风扇驱动器，并执行看门狗与电池备份等功能。
● 用户模块通过键盘或触摸板输入病患信息，设置个别病患需要的治疗参数。它还能够协助医疗人员监控病患在透析期间的身体状态和治疗效果。
● 数据记录/通信接口管理快闪/EEPROM和通信端口的使用。
● 可通过好几个模块与控制器来启动音频/警报输出功能，发出状态警报。
● 信号调节/传感器控制模块与系统的机械部件(透析器和导管)紧密集成，共同控制抗凝剂的用量；利用比较器、高精度通用运算放大器以及模数转换器来控制和感测温度；控制透析液的混合与流量，以及其它关键功能。
● 泵/电机控制与驱动器电路管理透析机中的多个泵、阀门、电机和加热器。
● 动脉与静脉控制模块包含了液位传感器和压力传感器。
Fusion混合信号FPGA可以把原本一般得由数个分立式组件才能提供的功能完全集成在单个可靠的低功耗可编程芯片中。图1中以灰色标注的功能性模块就是这种集成度的实例。只需利用单个Fusion器件，就可以取代由看门狗部件、风扇驱动器和温度传感器组成的电源控制模块。电机/泵驱动器模块的功能也可以由单个Fusion器件来提供，包括微处理器和模数转换器。在许多情况下，Fusion能够整合若干个模块。例如，音频/警报模块可以与用户接口模块以及数据记录/通信模块仪器集成在一个Fusion芯片中。这种集成能够利用板上微处理器和非易失性存储器(NVM)来完成数据记录，并可利用Actel旗下的IP解决方案来管理数据输入、警报及其它任务。
Actel Fusion在单片式混合信号FPGA中集成了模拟、快闪和FPGA结构。快闪FPGA把配置信息储存在片上快闪单元中，一旦编程完成，配置数据就成为FPGA结构的固有部分，在系统上电时无需加载外部配置数据 (不同于基于SRAM的FPGA) 。因此，在每次系统上电时，Fusion不需要EEPROM 或微控制器等系统配置组件来加载器件配置数据。这样就能够降低材料清单成本，减少了PCB占用面积，并提高了安全性和系统可靠性。
另外，Fusion可以帮助系统主板省去多个组件 (如闪存、PWM、分立式模拟IC、时钟源、EEPROM和实时时钟)，从而降低医疗设备的系统成本和电路板面积要求。
功率管理与热管理
许多血液透析机都会利用功率管理和热管理单元执行关键任务，例如温度感测和系统断电/上电功能(如图2所示)。准确测量温度并控制透析设备的功率有助于提高系统可靠性，延长产品寿命。现在，利用Fusion器件中的嵌入式模拟资源，这些关键特性很容易被集成和实现。
此外，Fusion 上电即运行，可以在单个3.3V电源下工作。由于启动要求不高，Fusion可充当终极的系统管理器，能够以高精度监控和安排多个电源的上电顺序，以关键应用所需要的受控安全方式来运行系统。
快闪/EEPROM
一个典型的透析设备可以利用EEPROM 或快闪来进行数据记录与存储。Actel Fusion 器件是集成了容量高达 8 Mb的嵌入式快闪的可编程逻辑器件，按页面存储，每页1024位。这种高性能的可配置快闪支持100MHz的工作频率，以及8位、16位和32位的数据总线宽度，能够满足广泛的应用需求。
人机接口(HMI)
透析机的用户接口通常包含有键盘、触摸屏、LCD显示屏和扬声器。设计良好的HMI应该能够帮助医疗服务提供者监控病患状态，有效执行治疗方案。Actel的超低功耗可重编程快闪 FPGA系列则可以提供应对这些挑战的解决方案。
低功耗
不同于许多FPGA，Fusion器件的上电浪涌电流极小，也无大电流转换周期，故能够实现最大化节能，十分适合医疗应用。Fusion器件还具有很低的静态功耗和动态功耗，可进一步节省能量。这些器件支持不同的工作模式，例如睡眠和待机模式，可大幅度降低功耗。
总结
FPGA在临床医疗应用中始终拥有强大的优势地位。凭藉多功能性、可编程性、短开发周期以及易于使用等特点，FPGA一直以来都在这些应用中广获运用。标准产品的过时是Actel 脱颖而出的另一个因素 。Actel在开发稳健的军用、航空和汽车用FPGA方面的卓越口碑和雄厚实力彰显了其技术在系统关键型应用中的独特优势和可靠性。
Actel的Fusion除了在非易失性低功耗可编程器件上集成了混合信号功能之外，还包含了所有FPGA的优点，这种集成化提供了一种空前的解决方案，可满足系统关键型临床医疗应用对可靠性、安全性和高度集成化的要求。
为了推动面向临床医疗设备市场的低成本系统级芯片解决方案的开发，功能齐备的Actel Fusion入门工具套件(Fusion Starter Kit)和包含M1支持的 Fusion 入门工具套件包含了基于 Fusion混合信号FPGA进行设计所需的一切要素。这些入门级工具套件为采用Fusion 或包含M1支持的器件开发系统提供了完整的平台。
