Čipová řešení pro aplikace ve zdravotnictví a zdravotnických zařízeních

Stručný popis:

Technologie umělé inteligence (AI) byla úspěšná v nemocnicích, nositelných zařízeních a běžných lékařských návštěvách.Lékaři mohou používat zařízení, která využívají technologii AI a VR k provádění diagnostických prací, podpoře robotické chirurgie, výcviku chirurgů a dokonce k léčbě deprese.Očekává se, že celosvětový trh zdravotní péče s umělou inteligencí dosáhne do roku 2028 120 miliard dolarů. Zdravotnická zařízení mohou být nyní menších rozměrů a podporovat řadu nových funkcí a tyto inovace jsou umožněny neustálým vývojem polovodičové technologie.


Detail produktu

Štítky produktu

Plánování

Plánování potřebné k návrhu čipů pro lékařské aplikace je zcela odlišné od jiných oblastí a dokonce se velmi liší od kriticky důležitých trhů, jako jsou samořídící automobily.Bez ohledu na typ zdravotnického zařízení však bude návrh lékařského čipu čelit třem velkým výzvám: spotřebě energie, bezpečnosti a spolehlivosti.

Nízkoenergetické provedení

Při vývoji polovodičů používaných ve zdravotnictví musí vývojáři nejprve zajistit, aby na nízkou spotřebu zdravotnických prostředků, implantabilních zařízení byly kladeny přísnější požadavky, protože taková zařízení je třeba chirurgicky umístit do těla a odstranit, spotřeba energie by měla být nižší Obecně platí, že lékaři a pacienti chtějí, aby implantovatelné zdravotnické prostředky vydržely 10 až 20 let, spíše než každých pár let vyměňovat baterii.

Většina neimplantovatelných lékařských zařízení také vyžaduje design s ultranízkou spotřebou, protože taková zařízení jsou většinou napájena bateriemi (jako jsou fitness trackery na zápěstí).Vývojáři musí zvážit technologie, jako jsou procesy s nízkým únikem, napěťové domény a přepínatelné oblasti napájení, aby se snížila spotřeba energie v aktivním a pohotovostním režimu.

Spolehlivý design

Spolehlivost je pravděpodobnost, že čip bude dobře plnit požadovanou funkci v daném prostředí (uvnitř lidského těla, na zápěstí apod.) po stanovenou dobu, která se bude lišit v závislosti na použití zdravotnického prostředku.K většině poruch dochází ve fázi výroby nebo na konci životnosti a přesná příčina se bude lišit v závislosti na specifikách produktu.Například životnost notebooku nebo mobilního zařízení je přibližně 3 roky.

Poruchy na konci životnosti jsou primárně způsobeny stárnutím tranzistorů a elektromigrací.Stárnutí označuje postupnou degradaci výkonu tranzistoru v průběhu času, což nakonec vede k selhání celého zařízení.Elektromigrace neboli nežádoucí pohyb atomů v důsledku proudové hustoty je důležitou příčinou selhání propojení mezi tranzistory.Čím vyšší je proudová hustota vedením, tím větší je pravděpodobnost krátkodobého selhání.

Správný provoz zdravotnických prostředků je kritický, takže spolehlivost musí být zajištěna na samém začátku fáze návrhu a v průběhu celého procesu.Zároveň je také zásadní snížení variability ve fázi výroby.Synopsys nabízí kompletní řešení analýzy spolehlivosti, běžně označované jako PrimeSim Reliability Analysis, která zahrnuje kontrolu elektrických pravidel, simulaci poruch, analýzu variability, elektromigrační analýzu a analýzu stárnutí tranzistorů.

Bezpečný design

Důvěrná lékařská data shromážděná zdravotnickými prostředky musí být zabezpečena tak, aby neoprávněný personál neměl přístup k soukromým lékařským informacím.Vývojáři musí zajistit, aby zdravotnická zařízení nebyla náchylná k jakékoli formě manipulace, jako je možnost, že se bezohlední jedinci nabourají do kardiostimulátoru s cílem poškodit pacienta.Vzhledem k nové epidemii zápalu plic se v medicíně stále častěji používá připojená zařízení ke snížení rizika kontaktu s pacienty a pro pohodlí.Čím více vzdálených připojení je navázáno, tím větší je potenciál pro narušení dat a další kybernetické útoky.

Z pohledu nástrojů pro návrh čipů nepoužívají vývojáři čipů pro lékařské přístroje nástroje, které se neliší od těch, které se používají v jiných aplikačních scénářích;EDA, IP jádra a nástroje pro analýzu spolehlivosti jsou nezbytné.Tyto nástroje pomohou vývojářům efektivně plánovat, jak dosáhnout návrhů čipů s extrémně nízkou spotřebou energie se zvýšenou spolehlivostí, přičemž zohlední prostorová omezení a bezpečnostní faktory, které jsou důležité pro zdraví pacientů, zabezpečení informací a bezpečnost života.

V posledních letech nová epidemie koruny také přiměla stále více lidí, aby si uvědomili důležitost zdravotnických systémů a zdravotnických prostředků.Během epidemie byly použity ventilátory, které asistovaným dýcháním pomáhaly pacientům s těžkým poraněním plic.Ventilační systémy používají polovodičové senzory a procesory k monitorování životně důležitých signálů.Senzory se používají ke stanovení pacientovy frekvence, objemu a množství kyslíku na nádech a k úpravě hladiny kyslíku přesně podle potřeb pacienta.Procesor řídí rychlost motoru, aby pomohl pacientovi dýchat.

A přenosné ultrazvukové zařízení dokáže detekovat virové příznaky, jako jsou plicní léze u pacientů, a rychle identifikovat rysy akutní pneumonie spojené s novým koronavirem, aniž by čekalo na testování nukleové kyseliny.Taková zařízení dříve používala piezoelektrické krystaly jako ultrazvukové sondy, které obvykle stály více než 100 000 dolarů.Nahrazením piezoelektrického krystalu polovodičovým čipem zařízení stojí jen pár tisíc dolarů a umožňuje snadnější detekci a posouzení vnitřního těla pacienta.

Nový koronavirus je na vzestupu a ještě není úplně u konce.Na veřejných místech je důležité kontrolovat teplotu velkého počtu lidí.Současné termovizní kamery nebo bezkontaktní čelní infračervené teploměry jsou dva běžné způsoby, jak toho dosáhnout, a tato zařízení také spoléhají na polovodiče, jako jsou senzory a analogové čipy, aby převáděly data, jako je teplota, na digitální hodnoty.

Zdravotnický průmysl potřebuje pokročilé nástroje EDA, aby čelil dnešním neustále se měnícím výzvám.Pokročilé nástroje EDA mohou poskytnout řadu řešení, jako je implementace schopností zpracování dat v reálném čase na hardwarové a softwarové úrovni, integrace systému (integrace co největšího počtu komponent do jednočipové platformy) a vyhodnocení dopadu nízkých návrhy napájení na odvod tepla a životnost baterie.Polovodiče jsou důležitou součástí mnoha současných lékařských přístrojů a poskytují funkce, jako je řízení provozu, zpracování a ukládání dat, bezdrátové připojení a řízení spotřeby.Tradiční zdravotnická zařízení nejsou tak závislá na polovodičích a zdravotnická zařízení, která používají polovodiče, neplní pouze funkce tradičních zdravotnických zařízení, ale také zlepšují výkon zdravotnických zařízení a snižují náklady.

Odvětví zdravotnických zařízení se vyvíjí rychlým tempem a vývojáři čipů navrhují a pokračují v podpoře inovací nové generace implantovatelných zařízení, nemocničních zdravotnických zařízení a nositelných zařízení pro zdravotnictví.


  • Předchozí:
  • Další:

  • Zde napište svou zprávu a pošlete nám ji