Λύσεις τσιπ για εφαρμογές υγειονομικής περίθαλψης και ιατρικών συσκευών

Σύντομη περιγραφή:

Η τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης (AI) ήταν επιτυχής σε νοσοκομεία, φορητές συσκευές και συνήθεις ιατρικές επισκέψεις.Οι επαγγελματίες του ιατρικού κλάδου μπορούν να χρησιμοποιούν συσκευές που χρησιμοποιούν τεχνολογία AI και VR για την εκτέλεση διαγνωστικών εργασιών, την υποστήριξη ρομποτικής χειρουργικής, την εκπαίδευση χειρουργών, ακόμη και τη θεραπεία της κατάθλιψης.Η παγκόσμια αγορά υγειονομικής περίθαλψης τεχνητής νοημοσύνης αναμένεται να φτάσει τα 120 δισεκατομμύρια δολάρια έως το 2028. Οι ιατρικές συσκευές μπορούν πλέον να είναι μικρότερες σε μέγεθος και να υποστηρίζουν μια ποικιλία νέων λειτουργιών, και αυτές οι καινοτομίες γίνονται εφικτές από τη συνεχή εξέλιξη της τεχνολογίας ημιαγωγών.


Λεπτομέρεια προϊόντος

Ετικέτες προϊόντων

Σχεδίαση

Ο σχεδιασμός που απαιτείται για τη σχεδίαση τσιπ για ιατρικές εφαρμογές είναι αρκετά διαφορετικός από άλλους τομείς και μάλιστα πολύ διαφορετικός από αγορές που είναι κρίσιμες για την αποστολή, όπως τα αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα.Ανεξάρτητα από τον τύπο της ιατρικής συσκευής, ωστόσο, ο σχεδιασμός ιατρικών τσιπ θα αντιμετωπίσει τρεις μεγάλες προκλήσεις: κατανάλωση ενέργειας, ασφάλεια και αξιοπιστία.

Σχεδιασμός χαμηλής κατανάλωσης

Κατά την ανάπτυξη ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται στην υγειονομική περίθαλψη, οι προγραμματιστές πρέπει πρώτα να διασφαλίσουν ότι η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας των ιατρικών συσκευών, οι εμφυτεύσιμες συσκευές είναι πιο αυστηρές για αυτό, επειδή τέτοιες συσκευές πρέπει να τοποθετηθούν χειρουργικά στο σώμα και να αφαιρεθούν, η κατανάλωση ενέργειας θα πρέπει να είναι χαμηλότερη , γενικά, οι γιατροί και οι ασθενείς θέλουν οι εμφυτεύσιμες ιατρικές συσκευές να μπορούν να διαρκέσουν 10 έως 20 χρόνια, αντί να αντικαθιστούν μια μπαταρία κάθε λίγα χρόνια.

Οι περισσότερες μη εμφυτεύσιμες ιατρικές συσκευές απαιτούν επίσης σχέδια εξαιρετικά χαμηλής κατανάλωσης, επειδή τέτοιες συσκευές λειτουργούν ως επί το πλείστον με μπαταρίες (όπως ιχνηλάτες γυμναστικής στον καρπό).Οι προγραμματιστές πρέπει να εξετάσουν τεχνολογίες όπως διεργασίες χαμηλής διαρροής, τομείς τάσης και τομείς εναλλαγής ισχύος για να μειώσουν την κατανάλωση ενεργού και αναμονής ενέργειας.

Αξιόπιστη σχεδίαση

Αξιοπιστία είναι η πιθανότητα το τσιπ να εκτελέσει καλά την απαιτούμενη λειτουργία σε ένα δεδομένο περιβάλλον (μέσα στο ανθρώπινο σώμα, στον καρπό, κ.λπ.) για ένα καθορισμένο χρονικό διάστημα, το οποίο θα ποικίλλει ανάλογα με τη χρήση της ιατρικής συσκευής.Οι περισσότερες αστοχίες συμβαίνουν στο στάδιο της κατασκευής ή κοντά στο τέλος της ζωής τους και η ακριβής αιτία ποικίλλει ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες του προϊόντος.Για παράδειγμα, η διάρκεια ζωής ενός φορητού υπολογιστή ή κινητής συσκευής είναι περίπου 3 χρόνια.

Οι αστοχίες στο τέλος του κύκλου ζωής οφείλονται κυρίως στη γήρανση του τρανζίστορ και στην ηλεκτρομετανάστευση.Η γήρανση αναφέρεται στη σταδιακή υποβάθμιση της απόδοσης του τρανζίστορ με την πάροδο του χρόνου, οδηγώντας τελικά σε αστοχία ολόκληρης της συσκευής.Η ηλεκτρομετανάστευση ή η ανεπιθύμητη κίνηση των ατόμων λόγω της πυκνότητας ρεύματος, είναι μια σημαντική αιτία αποτυχίας διασύνδεσης μεταξύ τρανζίστορ.Όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα ρεύματος μέσω της γραμμής, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα αστοχίας βραχυπρόθεσμα.

Η σωστή λειτουργία των ιατροτεχνολογικών προϊόντων είναι κρίσιμης σημασίας, επομένως η αξιοπιστία πρέπει να διασφαλίζεται στην αρχή της φάσης σχεδιασμού και σε όλη τη διαδικασία.Ταυτόχρονα, η μείωση της μεταβλητότητας στη φάση παραγωγής είναι επίσης απαραίτητη.Η Synopsys προσφέρει μια ολοκληρωμένη λύση ανάλυσης αξιοπιστίας, κοινώς γνωστή ως PrimeSim Reliability Analysis, η οποία περιλαμβάνει έλεγχο ηλεκτρικών κανόνων, προσομοίωση σφάλματος, ανάλυση μεταβλητότητας, ανάλυση ηλεκτρομετανάστευσης και ανάλυση γήρανσης τρανζίστορ.

Ασφαλής Σχεδιασμός

Τα εμπιστευτικά ιατρικά δεδομένα που συλλέγονται από ιατρικές συσκευές πρέπει να είναι ασφαλή, έτσι ώστε μη εξουσιοδοτημένο προσωπικό να μην έχει πρόσβαση σε ιδιωτικές ιατρικές πληροφορίες.Οι προγραμματιστές πρέπει να διασφαλίσουν ότι οι ιατρικές συσκευές δεν είναι επιρρεπείς σε οποιαδήποτε μορφή παραβίασης, όπως η πιθανότητα αδίστακτων ατόμων να παραβιάσουν έναν βηματοδότη για να βλάψουν έναν ασθενή.Λόγω της νέας επιδημίας πνευμονίας, ο ιατρικός τομέας χρησιμοποιεί όλο και περισσότερο συνδεδεμένες συσκευές για να μειώσει τον κίνδυνο επαφής με ασθενείς και για λόγους ευκολίας.Όσο περισσότερες απομακρυσμένες συνδέσεις δημιουργούνται, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα παραβιάσεων δεδομένων και άλλων επιθέσεων στον κυβερνοχώρο.

Από την άποψη των εργαλείων σχεδιασμού τσιπ, οι προγραμματιστές τσιπ ιατρικών συσκευών δεν χρησιμοποιούν διαφορετικά εργαλεία από αυτά που χρησιμοποιούνται σε άλλα σενάρια εφαρμογών.Το EDA, οι πυρήνες IP και τα εργαλεία ανάλυσης αξιοπιστίας είναι όλα απαραίτητα.Αυτά τα εργαλεία θα βοηθήσουν τους προγραμματιστές να σχεδιάσουν αποτελεσματικά για την επίτευξη σχεδίων τσιπ εξαιρετικά χαμηλής ισχύος με αυξημένη αξιοπιστία, λαμβάνοντας παράλληλα υπόψη τους περιορισμούς χώρου και τους παράγοντες ασφάλειας, που είναι σημαντικοί για την υγεία των ασθενών, την ασφάλεια των πληροφοριών και την ασφάλεια της ζωής.

Τα τελευταία χρόνια, το νέο ξέσπασμα του στέμματος έχει επίσης κάνει όλο και περισσότερους ανθρώπους να συνειδητοποιούν τη σημασία των ιατρικών συστημάτων και των ιατρικών συσκευών.Κατά τη διάρκεια της επιδημίας, χρησιμοποιήθηκαν αναπνευστήρες για να βοηθήσουν ασθενείς με σοβαρή πνευμονική βλάβη με υποβοηθούμενη αναπνοή.Τα συστήματα αναπνευστήρα χρησιμοποιούν αισθητήρες ημιαγωγών και επεξεργαστές για την παρακολούθηση ζωτικών σημάτων.Οι αισθητήρες χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό του ρυθμού, του όγκου και της ποσότητας οξυγόνου ανά αναπνοή του ασθενούς και για την προσαρμογή του επιπέδου οξυγόνου ακριβώς στις ανάγκες του ασθενούς.Ο επεξεργαστής ελέγχει την ταχύτητα του κινητήρα για να βοηθήσει τον ασθενή στην αναπνοή.

Και η φορητή συσκευή υπερήχων μπορεί να ανιχνεύσει ιογενή συμπτώματα όπως πνευμονικές βλάβες σε ασθενείς και να εντοπίσει γρήγορα χαρακτηριστικά οξείας πνευμονίας που σχετίζονται με τον νέο κορωνοϊό χωρίς να περιμένει για τεστ νουκλεϊκού οξέος.Τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούσαν στο παρελθόν πιεζοηλεκτρικούς κρυστάλλους ως ανιχνευτές υπερήχων, οι οποίοι συνήθως κοστίζουν περισσότερα από 100.000 $.Αντικαθιστώντας τον πιεζοηλεκτρικό κρύσταλλο με ένα τσιπ ημιαγωγών, η συσκευή κοστίζει μόνο μερικές χιλιάδες δολάρια και επιτρέπει την ευκολότερη ανίχνευση και αξιολόγηση του εσωτερικού σώματος του ασθενούς.

Ο νέος κορωνοϊός βρίσκεται σε άνοδο και δεν έχει ακόμη τελειώσει εντελώς.Είναι σημαντικό οι δημόσιοι χώροι να ελέγχουν τη θερμοκρασία μεγάλου αριθμού ατόμων.Οι τρέχουσες κάμερες θερμικής απεικόνισης ή τα θερμόμετρα υπερύθρων χωρίς επαφή μετώπου είναι δύο συνηθισμένοι τρόποι για να γίνει αυτό και αυτές οι συσκευές βασίζονται επίσης σε ημιαγωγούς όπως αισθητήρες και αναλογικά τσιπ για τη μετατροπή δεδομένων όπως η θερμοκρασία σε ψηφιακές μετρήσεις.

Ο κλάδος της υγειονομικής περίθαλψης χρειάζεται προηγμένα εργαλεία EDA για να ανταποκριθεί στις διαρκώς μεταβαλλόμενες προκλήσεις του σήμερα.Τα προηγμένα εργαλεία EDA μπορούν να παρέχουν μια ποικιλία λύσεων, όπως η εφαρμογή δυνατοτήτων επεξεργασίας δεδομένων σε πραγματικό χρόνο σε επίπεδο υλικού και λογισμικού, η ενοποίηση συστήματος (ενσωμάτωση όσο το δυνατόν περισσότερων στοιχείων σε μια πλατφόρμα ενός τσιπ) και η αξιολόγηση του αντίκτυπου των χαμηλών σχέδια ισχύος για την απαγωγή θερμότητας και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.Οι ημιαγωγοί αποτελούν σημαντικό στοιχείο πολλών σημερινών ιατρικών συσκευών, παρέχοντας λειτουργίες όπως λειτουργικό έλεγχο, επεξεργασία και αποθήκευση δεδομένων, ασύρματη συνδεσιμότητα και διαχείριση ενέργειας.Οι παραδοσιακές ιατροτεχνολογικές συσκευές δεν εξαρτώνται τόσο από ημιαγωγούς και οι ιατροτεχνολογικές συσκευές που εφαρμόζουν ημιαγωγούς όχι μόνο εκτελούν τις λειτουργίες των παραδοσιακών ιατροτεχνολογικών προϊόντων, αλλά βελτιώνουν επίσης την απόδοση των ιατροτεχνολογικών προϊόντων και μειώνουν το κόστος.

Η βιομηχανία ιατρικών συσκευών εξελίσσεται με γρήγορους ρυθμούς και οι προγραμματιστές τσιπ σχεδιάζουν και συνεχίζουν να οδηγούν την καινοτομία στην επόμενη γενιά εμφυτεύσιμων συσκευών, νοσοκομειακών ιατρικών συσκευών και φορητών συσκευών υγείας.


  • Προηγούμενος:
  • Επόμενο:

  • Γράψτε το μήνυμά σας εδώ και στείλτε το σε εμάς