Čipové riešenia pre aplikácie v zdravotníctve a medicínskych zariadeniach

Stručný opis:

Technológia umelej inteligencie (AI) bola úspešná v nemocniciach, nositeľných zariadeniach a bežných lekárskych návštevách.Lekári môžu používať zariadenia, ktoré využívajú technológiu AI a VR na vykonávanie diagnostických prác, podporu robotickej chirurgie, školenie chirurgov a dokonca aj liečbu depresie.Očakáva sa, že globálny trh zdravotnej starostlivosti s umelou inteligenciou dosiahne do roku 2028 hodnotu 120 miliárd USD. Zdravotnícke zariadenia môžu byť teraz menšie a podporovať množstvo nových funkcií a tieto inovácie sú možné vďaka neustálemu vývoju polovodičovej technológie.


Detail produktu

Štítky produktu

Plánovanie

Plánovanie potrebné na navrhovanie čipov pre medicínske aplikácie sa značne líši od iných oblastí a dokonca sa veľmi líši od kritických trhov, ako sú autá s vlastným pohonom.Bez ohľadu na typ lekárskeho zariadenia však bude návrh lekárskeho čipu čeliť trom veľkým výzvam: spotreba energie, bezpečnosť a spoľahlivosť.

Dizajn s nízkou spotrebou energie

Pri vývoji polovodičov používaných v zdravotníctve musia vývojári v prvom rade zabezpečiť, aby nízka spotreba energie zdravotníckych pomôcok, implantovateľných zariadení boli na to prísnejšie požiadavky, pretože takéto zariadenia je potrebné chirurgicky umiestniť do tela a odstrániť, spotreba energie by mala byť nižšia Vo všeobecnosti lekári a pacienti chcú, aby implantovateľné zdravotnícke pomôcky vydržali 10 až 20 rokov, a nie každých pár rokov na výmenu batérie.

Väčšina neimplantovateľných zdravotníckych pomôcok tiež vyžaduje dizajn s ultranízkou spotrebou, pretože takéto zariadenia sú väčšinou napájané z batérie (ako napríklad fitness trackery na zápästí).Vývojári musia zvážiť technológie, ako sú procesy s nízkym únikom, napäťové domény a prepínateľné oblasti napájania, aby sa znížila spotreba energie v aktívnom režime a v pohotovostnom režime.

Spoľahlivý dizajn

Spoľahlivosť je pravdepodobnosť, že čip bude dobre vykonávať požadovanú funkciu v danom prostredí (vo vnútri ľudského tela, na zápästí a pod.) po stanovenú dobu, ktorá sa bude líšiť v závislosti od použitia zdravotníckej pomôcky.Väčšina porúch sa vyskytuje vo fáze výroby alebo na konci životnosti a presná príčina sa bude líšiť v závislosti od špecifík produktu.Napríklad životnosť notebooku alebo mobilného zariadenia je približne 3 roky.

Poruchy na konci životnosti sú primárne spôsobené starnutím tranzistorov a elektromigráciou.Starnutie označuje postupnú degradáciu výkonu tranzistora v priebehu času, čo nakoniec vedie k zlyhaniu celého zariadenia.Elektromigrácia alebo nechcený pohyb atómov v dôsledku prúdovej hustoty je dôležitou príčinou zlyhania prepojenia medzi tranzistormi.Čím vyššia je hustota prúdu cez vedenie, tým väčšia je pravdepodobnosť zlyhania v krátkodobom horizonte.

Správna prevádzka zdravotníckych pomôcok je kritická, preto je potrebné zabezpečiť spoľahlivosť na samom začiatku fázy návrhu a počas celého procesu.Zároveň je nevyhnutné znížiť variabilitu vo výrobnej fáze.Synopsys ponúka kompletné riešenie analýzy spoľahlivosti, bežne označované ako PrimeSim Reliability Analysis, ktoré zahŕňa kontrolu elektrických pravidiel, simuláciu porúch, analýzu variability, elektromigračnú analýzu a analýzu starnutia tranzistorov.

Bezpečný dizajn

Dôverné lekárske údaje zhromaždené zdravotníckymi pomôckami musia byť zabezpečené tak, aby neoprávnený personál nemal prístup k súkromným lekárskym informáciám.Vývojári musia zabezpečiť, aby zdravotnícke pomôcky neboli náchylné na akúkoľvek formu manipulácie, ako je napríklad možnosť bezohľadných jednotlivcov nabúrať sa do kardiostimulátora s cieľom poškodiť pacienta.Kvôli novej epidémii pneumónie sa v medicíne čoraz viac využívajú pripojené zariadenia na zníženie rizika kontaktu s pacientmi a pre pohodlie.Čím viac vzdialených pripojení sa vytvorí, tým väčšia je možnosť narušenia údajov a iných kybernetických útokov.

Z pohľadu nástrojov na navrhovanie čipov vývojári čipov zdravotníckych zariadení nepoužívajú iné nástroje ako tie, ktoré sa používajú v iných aplikačných scenároch;EDA, jadrá IP a nástroje na analýzu spoľahlivosti sú nevyhnutné.Tieto nástroje pomôžu vývojárom efektívne plánovať, aby dosiahli návrhy čipov s mimoriadne nízkou spotrebou energie so zvýšenou spoľahlivosťou, pričom zohľadnia priestorové obmedzenia a bezpečnostné faktory, ktoré sú dôležité pre zdravie pacienta, bezpečnosť informácií a životnú bezpečnosť.

V posledných rokoch si vďaka novej epidémii čoraz viac ľudí uvedomuje dôležitosť zdravotníckych systémov a zdravotníckych pomôcok.Počas epidémie sa na pomoc pacientom s ťažkým poškodením pľúc používali ventilátory asistovaným dýchaním.Ventilačné systémy používajú na monitorovanie životne dôležitých signálov polovodičové senzory a procesory.Senzory sa používajú na určenie pacientovej frekvencie, objemu a množstva kyslíka na jeden nádych a na nastavenie hladiny kyslíka presne podľa potrieb pacienta.Procesor riadi rýchlosť motora, aby pomohol pacientovi pri dýchaní.

A prenosné ultrazvukové zariadenie dokáže odhaliť vírusové symptómy, ako sú pľúcne lézie u pacientov, a rýchlo identifikovať znaky akútnej pneumónie spojenej s novým koronavírusom bez čakania na testovanie nukleových kyselín.Takéto zariadenia predtým používali piezoelektrické kryštály ako ultrazvukové sondy, ktoré zvyčajne stoja viac ako 100 000 dolárov.Nahradením piezoelektrického kryštálu polovodičovým čipom zariadenie stojí len niekoľko tisíc dolárov a umožňuje jednoduchšiu detekciu a posúdenie vnútorného tela pacienta.

Nový koronavírus je na vzostupe a ešte sa úplne neskončil.Na verejných miestach je dôležité kontrolovať teplotu veľkého počtu ľudí.Súčasné termovízne kamery alebo bezkontaktné čelové infračervené teplomery sú dva bežné spôsoby, ako to dosiahnuť, a tieto zariadenia sa tiež spoliehajú na polovodiče, ako sú senzory a analógové čipy, aby konvertovali údaje, ako je teplota, na digitálne hodnoty.

Zdravotnícky priemysel potrebuje pokročilé nástroje EDA, aby dokázal čeliť dnešným neustále sa meniacim výzvam.Pokročilé nástroje EDA môžu poskytnúť rôzne riešenia, ako je implementácia možností spracovania údajov v reálnom čase na úrovni hardvéru a softvéru, systémová integrácia (integrácia čo najväčšieho počtu komponentov do jednočipovej platformy) a hodnotenie vplyvu nízkej výkonové návrhy na odvod tepla a výdrž batérie.Polovodiče sú dôležitou súčasťou mnohých súčasných medicínskych zariadení, ktoré poskytujú funkcie, ako je prevádzkové riadenie, spracovanie a ukladanie údajov, bezdrôtové pripojenie a správa napájania.Tradičné zdravotnícke pomôcky nie sú také závislé od polovodičov a zdravotnícke pomôcky, ktoré používajú polovodiče, nielenže plnia funkcie tradičných zdravotníckych pomôcok, ale tiež zlepšujú výkon zdravotníckych pomôcok a znižujú náklady.

Odvetvie zdravotníckych pomôcok sa vyvíja rýchlym tempom a vývojári čipov navrhujú a pokračujú v inovácii novej generácie implantovateľných zariadení, nemocničných zdravotníckych pomôcok a zdravotníckych zariadení.


  • Predchádzajúce:
  • Ďalšie:

  • Tu napíšte svoju správu a pošlite nám ju