Soluții de cip pentru aplicații de asistență medicală și dispozitive medicale

Scurta descriere:

Tehnologia inteligenței artificiale (AI) a avut succes în spitale, dispozitive portabile și vizite medicale de rutină.Profesioniștii din domeniul medical pot folosi dispozitive care utilizează tehnologia AI și VR pentru a efectua lucrări de diagnosticare, a sprijini chirurgia robotică, a instrui chirurgii și chiar a trata depresia.Piața globală de asistență medicală AI este de așteptat să atingă 120 de miliarde de dolari până în 2028. Dispozitivele medicale sunt acum capabile să fie de dimensiuni mai mici și să suporte o varietate de funcții noi, iar aceste inovații sunt posibile prin evoluția continuă a tehnologiei semiconductoarelor.


Detaliile produsului

Etichete de produs

Planificare

Planificarea necesară pentru a proiecta cipuri pentru aplicații medicale este destul de diferită de alte domenii și chiar foarte diferită de piețele critice, cum ar fi mașinile cu conducere autonomă.Oricum, indiferent de tipul de dispozitiv medical, proiectarea cipurilor medicale se va confrunta cu trei provocări majore: consumul de energie, siguranță și fiabilitate.

Design cu putere redusă

În dezvoltarea semiconductorilor utilizați în asistența medicală, dezvoltatorii trebuie să se asigure mai întâi că consumul redus de energie al dispozitivelor medicale, dispozitivele implantabile sunt cerințe mai stricte pentru aceasta, deoarece astfel de dispozitive trebuie să fie plasate chirurgical în corp și îndepărtate, consumul de energie ar trebui să fie mai mic. , în general, medicii și pacienții doresc ca dispozitivele medicale implantabile să poată dura 10 până la 20 de ani, mai degrabă decât o dată la câțiva ani pentru a înlocui o baterie.

Cele mai multe dispozitive medicale neimplantabile necesită, de asemenea, modele de putere ultra-scăzută, deoarece astfel de dispozitive sunt alimentate în mare parte cu baterii (cum ar fi trackerele de fitness pe încheietura mâinii).Dezvoltatorii trebuie să ia în considerare tehnologii precum procesele cu scurgeri reduse, domeniile de tensiune și domeniile de alimentare comutabile pentru a reduce consumul de energie activă și de așteptare.

Design fiabil

Fiabilitatea este probabilitatea ca cipul să îndeplinească bine funcția cerută într-un mediu dat (în interiorul corpului uman, pe încheietura mâinii, etc.) pentru o perioadă de timp specificată, care va varia în funcție de utilizarea dispozitivului medical.Cele mai multe defecțiuni apar în etapa de fabricație sau aproape de sfârșitul vieții, iar cauza exactă va varia în funcție de specificul produsului.De exemplu, durata de viață a unui laptop sau dispozitiv mobil este de aproximativ 3 ani.

Defecțiunile la sfârșitul duratei de viață se datorează în primul rând îmbătrânirii tranzistorului și electromigrării.Îmbătrânirea se referă la degradarea treptată a performanței tranzistorului în timp, ducând în cele din urmă la defectarea întregului dispozitiv.Electromigrarea sau mișcarea nedorită a atomilor din cauza densității curentului este o cauză importantă a eșecului de interconectare între tranzistori.Cu cât densitatea curentului prin linie este mai mare, cu atât este mai mare șansa de defecțiune pe termen scurt.

Funcționarea corectă a dispozitivelor medicale este critică, astfel încât fiabilitatea trebuie asigurată chiar la începutul fazei de proiectare și pe tot parcursul procesului.În același timp, reducerea variabilității în faza de producție este de asemenea esențială.Synopsys oferă o soluție completă de analiză a fiabilității, denumită în mod obișnuit PrimeSim Reliability Analysis, care include verificarea regulilor electrice, simularea defecțiunilor, analiza variabilității, analiza electromigrației și analiza îmbătrânirii tranzistorului.

Design sigur

Datele medicale confidențiale colectate de dispozitivele medicale trebuie să fie securizate, astfel încât personalul neautorizat să nu poată accesa informații medicale private.Dezvoltatorii trebuie să se asigure că dispozitivele medicale nu sunt susceptibile la nicio formă de manipulare, cum ar fi posibilitatea ca persoane fără scrupule să pirateze un stimulator cardiac pentru a dăuna pacientului.Datorită noii epidemii de pneumonie, domeniul medical folosește din ce în ce mai mult dispozitive conectate pentru a reduce riscul de contact cu pacienții și pentru comoditate.Cu cât sunt stabilite mai multe conexiuni la distanță, cu atât este mai mare potențialul de încălcare a datelor și alte atacuri cibernetice.

Din perspectiva instrumentelor de proiectare a cipurilor, dezvoltatorii de cipuri pentru dispozitive medicale nu folosesc instrumente diferite de cele utilizate în alte scenarii de aplicație;EDA, nucleele IP și instrumentele de analiză a fiabilității sunt toate esențiale.Aceste instrumente îi vor ajuta pe dezvoltatori să planifice eficient pentru a realiza proiecte de cipuri de putere ultra-scăzută, cu o fiabilitate sporită, ținând cont în același timp de constrângerile de spațiu și de factorii de siguranță, care sunt importanți pentru sănătatea pacientului, securitatea informațiilor și siguranța vieții.

În ultimii ani, noul focar de coroană a făcut, de asemenea, din ce în ce mai mulți oameni să realizeze importanța sistemelor medicale și a dispozitivelor medicale.În timpul epidemiei, ventilatoarele au fost folosite pentru a ajuta pacienții cu leziuni pulmonare severe cu respirație asistată.Sistemele de ventilație folosesc senzori și procesoare cu semiconductori pentru a monitoriza semnalele vitale.Senzorii sunt utilizați pentru a determina rata pacientului, volumul și cantitatea de oxigen pe respirație și pentru a ajusta nivelul de oxigen exact la nevoile pacientului.Procesorul controlează viteza motorului pentru a ajuta pacientul să respire.

Iar dispozitivul portabil cu ultrasunete poate detecta simptome virale, cum ar fi leziunile pulmonare la pacienți și poate identifica rapid caracteristicile pneumoniei acute asociate cu noul coronavirus, fără a aștepta testarea acidului nucleic.Astfel de dispozitive foloseau anterior cristale piezoelectrice ca sonde cu ultrasunete, care costau de obicei mai mult de 100.000 USD.Prin înlocuirea cristalului piezoelectric cu un cip semiconductor, dispozitivul costă doar câteva mii de dolari și permite detectarea și evaluarea mai ușoară a corpului intern al pacientului.

Noul coronavirus este în creștere și nu s-a încheiat încă complet.Este important ca locurile publice să verifice temperatura unui număr mare de persoane.Camerele termice actuale sau termometrele cu infraroșu pentru frunte fără contact sunt două modalități comune de a face acest lucru, iar aceste dispozitive se bazează, de asemenea, pe semiconductori, cum ar fi senzori și cipuri analogice pentru a converti date precum temperatura în citiri digitale.

Industria sănătății are nevoie de instrumente avansate EDA pentru a face față provocărilor în continuă schimbare de astăzi.Instrumentele EDA avansate pot oferi o varietate de soluții, cum ar fi implementarea capacităților de procesare a datelor în timp real la niveluri hardware și software, integrarea sistemului (integrarea a cât mai multe componente posibil într-o platformă cu un singur cip) și evaluarea impactului proiecte de putere privind disiparea căldurii și durata de viață a bateriei.Semiconductorii sunt o componentă importantă a multor dispozitive medicale actuale, oferind funcții precum controlul operațional, procesarea și stocarea datelor, conectivitate fără fir și gestionarea energiei.Dispozitivele medicale tradiționale nu sunt la fel de dependente de semiconductori, iar dispozitivele medicale care aplică semiconductori nu numai că îndeplinesc funcțiile dispozitivelor medicale tradiționale, ci și îmbunătățesc performanța dispozitivelor medicale și reduc costurile.

Industria dispozitivelor medicale evoluează într-un ritm rapid, iar dezvoltatorii de cipuri proiectează și continuă să impulsioneze inovația în următoarea generație de dispozitive implantabile, dispozitive medicale pentru spitale și dispozitive portabile pentru asistență medicală.


  • Anterior:
  • Următorul:

  • Scrie mesajul tău aici și trimite-l nouă