Siruratkaisut terveydenhuollon ja lääkinnällisten laitteiden sovelluksiin

Lyhyt kuvaus:

Tekoälyteknologia (AI) on menestynyt sairaaloissa, puettavissa laitteissa ja rutiininomaisissa lääkärikäynneissä.Lääketieteen ammattilaiset voivat käyttää tekoäly- ja VR-teknologiaa hyödyntäviä laitteita diagnostisten töiden suorittamiseen, robottikirurgian tukemiseen, kirurgien kouluttamiseen ja jopa masennuksen hoitoon.Globaalin tekoälyn terveydenhuollon markkinoiden odotetaan nousevan 120 miljardiin dollariin vuoteen 2028 mennessä. Lääketieteelliset laitteet voivat nyt olla kooltaan pienempiä ja ne tukevat monia uusia toimintoja, ja nämä innovaatiot ovat mahdollisia puolijohdeteknologian jatkuvan kehityksen ansiosta.


Tuotetiedot

Tuotetunnisteet

Suunnittelu

Suunnittelu, jota tarvitaan sirujen suunnitteluun lääketieteellisiin sovelluksiin, on melko erilainen kuin muilla aloilla ja jopa hyvin erilainen kuin kriittisillä markkinoilla, kuten itseohjautuvissa autoissa.Lääketieteellisen laitteen tyypistä riippumatta lääketieteellinen sirusuunnittelu kohtaa kuitenkin kolme suurta haastetta: virrankulutus, turvallisuus ja luotettavuus.

Vähätehoinen muotoilu

Terveydenhuollossa käytettävien puolijohteiden kehittämisessä kehittäjien on ensin varmistettava, että lääkinnällisten laitteiden alhainen virrankulutus, implantoitavat laitteet ovat tiukemmat vaatimukset tälle, koska tällaiset laitteet on asetettava kirurgisesti kehoon ja poistettava, virrankulutuksen tulisi olla pienempi. Yleensä lääkärit ja potilaat haluavat, että implantoitavat lääkinnälliset laitteet voivat kestää 10–20 vuotta, eikä muutaman vuoden välein vaihtaa akkua.

Useimmat ei-implantoitavat lääketieteelliset laitteet vaativat myös erittäin vähän virtaa kuluttavia rakenteita, koska tällaiset laitteet ovat enimmäkseen akkukäyttöisiä (kuten ranteessa olevat kuntomittarit).Kehittäjien on harkittava teknologioita, kuten vähävuotoja prosesseja, jännitealueita ja kytkettäviä tehoalueita aktiivisen ja valmiustilan virrankulutuksen vähentämiseksi.

Luotettava muotoilu

Luotettavuus on todennäköisyys, että siru suorittaa vaaditun toiminnon hyvin tietyssä ympäristössä (ihmiskehon sisällä, ranteessa jne.) tietyn ajan, joka vaihtelee lääkinnällisen laitteen käytön mukaan.Useimmat viat tapahtuvat valmistusvaiheessa tai lähellä käyttöiän loppua, ja tarkka syy vaihtelee tuotteen ominaisuuksien mukaan.Esimerkiksi kannettavan tietokoneen tai mobiililaitteen käyttöikä on noin 3 vuotta.

Viat käyttöiän lopussa johtuvat ensisijaisesti transistorin ikääntymisestä ja sähkömigraatiosta.Ikääntyminen viittaa transistorin suorituskyvyn asteittaiseen heikkenemiseen ajan myötä, mikä lopulta johtaa koko laitteen vikaantumiseen.Sähkömigraatio tai virrantiheydestä johtuva atomien ei-toivottu liikkuminen on tärkeä syy transistorien välisten yhteyksien epäonnistumiseen.Mitä suurempi virrantiheys linjan läpi kulkee, sitä suurempi on vian mahdollisuus lyhyellä aikavälillä.

Lääketieteellisten laitteiden oikea toiminta on kriittistä, joten luotettavuus on varmistettava heti suunnitteluvaiheen alussa ja koko prosessin ajan.Samalla on myös tärkeää vähentää tuotantovaiheen vaihtelua.Synopsys tarjoaa täydellisen luotettavuusanalyysiratkaisun, jota kutsutaan yleisesti nimellä PrimeSim Reliability Analysis, joka sisältää sähkösäännön tarkistuksen, vikasimuloinnin, vaihteluanalyysin, sähkömigraatioanalyysin ja transistorin ikääntymisanalyysin.

Turvallinen suunnittelu

Lääketieteellisten laitteiden keräämät luottamukselliset lääketieteelliset tiedot on suojattava, jotta asiattomat henkilöt eivät pääse käsiksi yksityisiin lääketieteellisiin tietoihin.Kehittäjien on varmistettava, etteivät lääkinnälliset laitteet ole alttiita minkäänlaiselle peukalointille, kuten sille, että häikäilemättömät henkilöt murtautuvat sydämentahdistimeen vahingoittaakseen potilasta.Uuden keuhkokuumeepidemian vuoksi lääketieteen ala käyttää yhä enemmän yhdistettyjä laitteita vähentääkseen kontaktiriskiä potilaiden kanssa ja mukavuuden vuoksi.Mitä enemmän etäyhteyksiä muodostetaan, sitä suurempi on tietomurtojen ja muiden kyberhyökkäysten mahdollisuus.

Sirusuunnittelutyökalujen näkökulmasta lääkinnällisten laitteiden sirukehittäjät eivät käytä muita työkaluja kuin muissa sovellusskenaarioissa;EDA, IP-ytimet ja luotettavuusanalyysityökalut ovat kaikki välttämättömiä.Nämä työkalut auttavat kehittäjiä suunnittelemaan tehokkaasti saavuttaakseen erittäin pienitehoisia sirumalleja, joilla on suurempi luotettavuus, samalla kun otetaan huomioon tilarajoitukset ja turvallisuustekijät, jotka ovat tärkeitä potilaiden terveyden, tietoturvan ja elämän turvallisuuden kannalta.

Viime vuosina uusi kruunuepidemia on myös saanut yhä useammat ymmärtämään lääketieteellisten järjestelmien ja lääkinnällisten laitteiden tärkeyden.Epidemian aikana hengityskoneita käytettiin auttamaan vaikeasta keuhkovauriosta kärsiviä potilaita hengitysavusteella.Ilmanvaihtojärjestelmät käyttävät puolijohdeantureita ja prosessoreita valvomaan elintärkeitä signaaleja.Antureilla määritetään potilaan nopeus, tilavuus ja happimäärä per hengitys sekä säädetään happitaso tarkasti potilaan tarpeiden mukaan.Prosessori ohjaa moottorin nopeutta auttaakseen potilasta hengittämään.

Ja kannettava ultraäänilaite voi havaita virusoireita, kuten keuhkovaurioita potilailla, ja tunnistaa nopeasti uuteen koronavirukseen liittyvän akuutin keuhkokuumeen piirteet odottamatta nukleiinihappotestausta.Tällaisissa laitteissa käytettiin aiemmin pietsosähköisiä kiteitä ultraääniantureina, jotka tyypillisesti maksoivat yli 100 000 dollaria.Korvaamalla pietsosähköisen kiteen puolijohdesirulla laite maksaa vain muutaman tuhannen dollarin ja mahdollistaa helpomman potilaan sisäisen kehon havaitsemisen ja arvioinnin.

Uusi koronavirus on nousussa eikä ole vielä täysin ohi.Julkisilla paikoilla on tärkeää tarkistaa useiden ihmisten lämpötila.Nykyiset lämpökamerat tai kosketuksettomat otsan infrapunalämpömittarit ovat kaksi yleistä tapaa tehdä tämä, ja nämä laitteet luottavat myös puolijohteisiin, kuten antureisiin ja analogisiin siruihin muuntaakseen tietoja, kuten lämpötilaa, digitaalisiksi lukemille.

Terveydenhuoltoala tarvitsee kehittyneitä EDA-työkaluja vastatakseen nykypäivän jatkuvasti muuttuviin haasteisiin.Edistyneet EDA-työkalut voivat tarjota erilaisia ​​ratkaisuja, kuten reaaliaikaisten tietojenkäsittelyominaisuuksien toteuttamisen laitteisto- ja ohjelmistotasolla, järjestelmäintegraatio (mahdollisimman monien komponenttien integrointi yksisiruiseen alustaan) ja matalan järjestelmän vaikutusten arviointiin. tehosuunnitelmat lämmön haihdutukseen ja akun käyttöikään.Puolijohteet ovat monien nykyisten lääketieteellisten laitteiden tärkeä osa, ja ne tarjoavat toimintoja, kuten toiminnanohjausta, tietojenkäsittelyä ja tallennusta, langatonta yhteyttä ja virranhallintaa.Perinteiset lääketieteelliset laitteet eivät ole yhtä riippuvaisia ​​puolijohteista, ja puolijohteita käyttävät lääkinnälliset laitteet eivät ainoastaan ​​suorita perinteisten lääketieteellisten laitteiden toimintoja, vaan myös parantavat lääkinnällisten laitteiden suorituskykyä ja alentavat kustannuksia.

Lääketieteellisten laitteiden teollisuus kehittyy nopeasti, ja sirukehittäjät suunnittelevat ja jatkavat innovaatioiden edistämistä seuraavan sukupolven implantoitavissa laitteissa, sairaalan lääkinnällisissä laitteissa ja terveydenhuollon puettavissa laitteissa.


  • Edellinen:
  • Seuraava:

  • Kirjoita viestisi tähän ja lähetä se meille