Chiplösningar för sjukvård och medicintekniska applikationer

Kort beskrivning:

Teknik för artificiell intelligens (AI) har varit framgångsrik på sjukhus, bärbara enheter och rutinmässiga medicinska besök.Medicinsk personal kan använda enheter som använder AI- och VR-teknik för att utföra diagnostiskt arbete, stödja robotkirurgi, utbilda kirurger och till och med behandla depression.Den globala AI-sjukvårdsmarknaden förväntas uppgå till 120 miljarder USD år 2028. Medicinsk utrustning kan nu bli mindre i storlek och stödja en mängd nya funktioner, och dessa innovationer möjliggörs av den fortsatta utvecklingen av halvledarteknologi.


Produktdetalj

Produkttaggar

Planera

Planeringen som krävs för att designa chips för medicinska tillämpningar skiljer sig ganska mycket från andra områden, och till och med mycket annorlunda än verksamhetskritiska marknader som självkörande bilar.Oavsett vilken typ av medicinsk utrustning som helst, kommer design av medicinska chip att möta tre stora utmaningar: strömförbrukning, säkerhet och tillförlitlighet.

Lågeffektdesign

I utvecklingen av halvledare som används inom sjukvården måste utvecklarna först se till att den låga energiförbrukningen för medicinsk utrustning, implanterbara enheter är strängare krav för detta, eftersom sådana enheter måste placeras kirurgiskt i kroppen och tas bort, strömförbrukningen bör vara lägre , i allmänhet vill läkare och patienter att implanterbar medicinsk utrustning kan hålla i 10 till 20 år, snarare än med några års mellanrum för att byta ut ett batteri.

De flesta icke-implanterbara medicinska apparater kräver också design med ultralåg effekt, eftersom sådana apparater för det mesta är batteridrivna (som träningsspårare på handleden).Utvecklare måste överväga tekniker som lågläckageprocesser, spänningsdomäner och omkopplingsbara effektdomäner för att minska aktiv energiförbrukning och standby-strömförbrukning.

Pålitlig design

Tillförlitlighet är sannolikheten att chippet kommer att utföra den önskade funktionen väl i en given miljö (inuti människokroppen, på handleden, etc.) under en viss tidsperiod, som kommer att variera beroende på användningen av den medicinska produkten.De flesta fel uppstår vid tillverkningsstadiet eller nära slutet av livslängden, och den exakta orsaken kommer att variera beroende på produktens specifikation.Till exempel är livslängden för en bärbar dator eller mobil enhet cirka 3 år.

Avbrott i slutet av livet beror främst på transistoråldring och elektromigration.Åldrande hänvisar till den gradvisa försämringen av transistorprestanda över tiden, vilket så småningom leder till att hela enheten misslyckas.Elektromigrering, eller oönskad rörelse av atomer på grund av strömtäthet, är en viktig orsak till sammankopplingsfel mellan transistorer.Ju högre strömtäthet genom ledningen är, desto större är risken för fel på kort sikt.

Att medicinsk utrustning fungerar korrekt är avgörande, så tillförlitlighet måste säkerställas i början av designfasen och under hela processen.Samtidigt är det viktigt att minska variationen i produktionsfasen.Synopsys erbjuder en komplett lösning för tillförlitlighetsanalys, vanligen kallad PrimeSim Reliability Analysis, som inkluderar kontroll av elektriska regler, felsimulering, variabilitetsanalys, elektromigrationsanalys och transistoråldringsanalys.

Säker design

De konfidentiella medicinska data som samlas in av medicintekniska produkter måste säkras så att obehörig personal inte kan komma åt privat medicinsk information.Utvecklare måste se till att medicinsk utrustning inte är mottaglig för någon form av manipulering, till exempel möjligheten att skrupelfria individer hackar sig in i en pacemaker för att skada en patient.På grund av den nya lunginflammationsepidemin använder det medicinska området i allt högre grad uppkopplade enheter för att minska risken för kontakt med patienter och för att underlätta.Ju fler fjärranslutningar som upprättas, desto större är risken för dataintrång och andra cyberattacker.

Ur perspektivet av chipdesignverktyg använder utvecklare av medicinsk utrustning inga andra verktyg än de som används i andra applikationsscenarier;EDA, IP-kärnor och verktyg för tillförlitlighetsanalys är alla viktiga.Dessa verktyg kommer att hjälpa utvecklare att planera effektivt för att uppnå chipdesigner med ultralåg effekt med ökad tillförlitlighet, samtidigt som de tar hänsyn till utrymmesbegränsningar och säkerhetsfaktorer, som är viktiga för patienternas hälsa, informationssäkerhet och livssäkerhet.

De senaste åren har det nya kronutbrottet också fått fler och fler att inse vikten av medicinska system och medicintekniska produkter.Under epidemin användes ventilatorer för att hjälpa patienter med svår lungskada med assisterad andning.Ventilatorsystem använder halvledarsensorer och processorer för att övervaka vitala signaler.Sensorerna används för att bestämma patientens hastighet, volym och mängd syre per andetag och för att justera syrenivån exakt efter patientens behov.Processorn styr motorhastigheten för att hjälpa patienten att andas.

Och den bärbara ultraljudsenheten kan upptäcka virala symtom som lungskador hos patienter och snabbt identifiera drag av akut lunginflammation i samband med det nya coronaviruset utan att vänta på nukleinsyratestning.Sådana enheter använde tidigare piezoelektriska kristaller som ultraljudsonder, som vanligtvis kostar mer än $100 000.Genom att ersätta den piezoelektriska kristallen med ett halvledarchip kostar enheten bara några tusen dollar och möjliggör enklare upptäckt och bedömning av patientens inre kropp.

Det nya coronaviruset är på frammarsch och är inte helt över än.Det är viktigt för offentliga platser att kontrollera temperaturen hos ett stort antal personer.Aktuella värmekameror eller infraröda panntermometrar utan kontakt är två vanliga sätt att göra detta på, och dessa enheter är också beroende av halvledare som sensorer och analoga chips för att omvandla data som temperatur till digitala avläsningar.

Sjukvårdsindustrin behöver avancerade EDA-verktyg för att möta dagens ständigt föränderliga utmaningar.Avancerade EDA-verktyg kan tillhandahålla en mängd olika lösningar, som att implementera databearbetningskapacitet i realtid på hårdvaru- och mjukvarunivåer, systemintegration (integrering av så många komponenter som möjligt i en enchipsplattform) och utvärdering av effekten av låg- kraftdesign på värmeavledning och batteritid.Halvledare är en viktig komponent i många nuvarande medicinska apparater, som tillhandahåller funktioner som driftkontroll, databehandling och lagring, trådlös anslutning och energihantering.Traditionella medicintekniska produkter är inte lika beroende av halvledare, och medicintekniska produkter som använder halvledare utför inte bara funktionerna hos traditionella medicintekniska produkter, utan förbättrar också prestandan hos medicintekniska produkter och minskar kostnaderna.

Den medicintekniska industrin utvecklas i snabb takt, och chiputvecklare designar och fortsätter att driva innovation inom nästa generation av implanterbara enheter, medicinsk utrustning för sjukhus och bärbara produkter för hälsovård.


  • Tidigare:
  • Nästa:

  • Skriv ditt meddelande här och skicka det till oss