Мікросхеми для охорони здоров’я та медичних пристроїв

Короткий опис:

Технологія штучного інтелекту (AI) була успішною в лікарнях, переносних пристроях і звичайних медичних відвідуваннях.Медичні працівники можуть використовувати пристрої, які використовують технологію штучного інтелекту та віртуальної реальності, для проведення діагностики, підтримки роботизованої хірургії, навчання хірургів і навіть лікування депресії.Очікується, що глобальний ринок охорони здоров’я зі штучним інтелектом досягне 120 мільярдів доларів до 2028 року. Тепер медичні пристрої можуть бути меншими за розміром і підтримувати низку нових функцій, і ці інновації стали можливими завдяки постійному розвитку напівпровідникових технологій.


Деталі продукту

Теги товарів

Планування

Планування, необхідне для розробки чіпів для медичних застосувань, значно відрізняється від інших сфер і навіть дуже відрізняється від критично важливих ринків, таких як безпілотні автомобілі.Однак, незалежно від типу медичного пристрою, розробка медичного чіпа зіткнеться з трьома основними проблемами: енергоспоживанням, безпекою та надійністю.

Малопотужна конструкція

При розробці напівпровідників, які використовуються в охороні здоров’я, розробники повинні в першу чергу переконатися, що низьке енергоспоживання медичних пристроїв, пристрої для імплантації пред’являють більш жорсткі вимоги до цього, оскільки такі пристрої потрібно хірургічним шляхом поміщати в тіло та видаляти, споживання електроенергії має бути нижчим Загалом лікарі та пацієнти хочуть, щоб імплантовані медичні пристрої могли працювати від 10 до 20 років, а не замінювати батарею кожні кілька років.

Більшість неімплантованих медичних пристроїв також вимагають конструкції з наднизьким енергоспоживанням, оскільки такі пристрої здебільшого живляться від батарейок (наприклад, фітнес-трекери на зап’ясті).Розробникам необхідно враховувати такі технології, як процеси з низьким витоком, домени напруги та домени перемикання живлення, щоб зменшити енергоспоживання в активному та резервному режимах.

Надійна конструкція

Надійність — це ймовірність того, що чіп добре виконуватиме необхідну функцію в певному середовищі (всередині тіла людини, на зап’ясті тощо) протягом визначеного періоду часу, який буде змінюватися залежно від використання медичного пристрою.Більшість поломок виникають на етапі виробництва або наприкінці терміну експлуатації, і точна причина залежить від специфіки виробу.Наприклад, термін служби ноутбука або мобільного пристрою становить приблизно 3 роки.

Відмови в кінці терміну служби в основному пов'язані зі старінням транзисторів і електроміграцією.Старіння означає поступове погіршення продуктивності транзистора з часом, що зрештою призводить до виходу з ладу всього пристрою.Електроміграція, або небажане переміщення атомів через щільність струму, є важливою причиною порушення зв’язку між транзисторами.Чим вища щільність струму через лінію, тим більша ймовірність виходу з ладу в короткостроковій перспективі.

Належна робота медичних пристроїв має вирішальне значення, тому надійність має бути забезпечена на самому початку етапу проектування та протягом усього процесу.У той же час, зменшення мінливості на етапі виробництва також є важливим.Synopsys пропонує повне рішення для аналізу надійності, яке зазвичай називають PrimeSim Reliability Analysis, яке включає перевірку електричних правил, моделювання несправностей, аналіз мінливості, аналіз електроміграції та аналіз старіння транзисторів.

Безпечний дизайн

Конфіденційні медичні дані, зібрані медичними пристроями, необхідно захищати, щоб неавторизований персонал не міг отримати доступ до приватної медичної інформації.Розробники повинні переконатися, що медичні пристрої не піддаються будь-якій формі втручання, наприклад, можливості злому недобросовісними особами кардіостимулятора, щоб завдати шкоди пацієнту.Через нову епідемію пневмонії медична сфера все частіше використовує підключені пристрої для зменшення ризику контакту з пацієнтами та для зручності.Чим більше віддалених з’єднань буде встановлено, тим більший потенціал для витоку даних та інших кібератак.

З точки зору інструментів проектування чіпів, розробники чіпів для медичних пристроїв не використовують інструменти, що відрізняються від тих, що використовуються в інших прикладних сценаріях;EDA, IP-ядра та інструменти аналізу надійності є важливими.Ці інструменти допоможуть розробникам ефективно планувати створення мікросхем із наднизьким енергоспоживанням із підвищеною надійністю, враховуючи при цьому обмеження простору та фактори безпеки, важливі для здоров’я пацієнтів, інформаційної безпеки та безпеки життя.

В останні роки новий спалах коронавируса також змусив все більше людей усвідомити важливість медичних систем і медичних пристроїв.Під час епідемії апарати штучної вентиляції легенів використовувалися для надання допомоги пацієнтам із важким ураженням легенів за допомогою штучного дихання.Системи вентиляції використовують напівпровідникові датчики та процесори для моніторингу життєво важливих сигналів.Датчики використовуються для визначення швидкості, об’єму та кількості кисню на вдих пацієнта, а також для точного регулювання рівня кисню відповідно до потреб пацієнта.Процесор контролює швидкість двигуна, щоб допомогти пацієнту дихати.

А портативний ультразвуковий пристрій може виявляти вірусні симптоми, такі як ураження легенів у пацієнтів, і швидко визначати ознаки гострої пневмонії, пов’язаної з новим коронавірусом, не чекаючи тестування на нуклеїнову кислоту.Такі пристрої раніше використовували п’єзоелектричні кристали як ультразвукові зонди, вартість яких зазвичай перевищувала 100 000 доларів.Завдяки заміні п’єзоелектричного кристала на напівпровідниковий чіп пристрій коштує лише кілька тисяч доларів і дозволяє легше виявляти та оцінювати внутрішній стан пацієнта.

Новий коронавірус набирає обертів і ще не закінчився повністю.У громадських місцях важливо вимірювати температуру у великої кількості людей.Сучасні тепловізійні камери або безконтактні налобні інфрачервоні термометри є двома поширеними способами зробити це, і ці пристрої також покладаються на напівпровідники, такі як датчики та аналогові мікросхеми, для перетворення таких даних, як температура, у цифрові показники.

Індустрія охорони здоров’я потребує вдосконалених інструментів EDA, щоб відповідати викликам сьогодення, які постійно змінюються.Удосконалені інструменти EDA можуть надавати різноманітні рішення, такі як реалізація можливостей обробки даних у реальному часі на апаратному та програмному рівнях, системна інтеграція (інтеграція якомога більшої кількості компонентів у одночіпову платформу) та оцінка впливу низьких дизайни живлення щодо розсіювання тепла та терміну служби батареї.Напівпровідники є важливим компонентом багатьох сучасних медичних пристроїв, які забезпечують такі функції, як контроль роботи, обробка та зберігання даних, бездротове підключення та керування живленням.Традиційні медичні пристрої не настільки залежні від напівпровідників, а медичні пристрої, які використовують напівпровідники, не тільки виконують функції традиційних медичних пристроїв, але й покращують роботу медичних пристроїв і знижують витрати.

Індустрія медичних пристроїв розвивається швидкими темпами, і розробники чіпів розробляють і продовжують впроваджувати інновації в наступному поколінні імплантованих пристроїв, медичних приладів для лікарень і носіїв для охорони здоров’я.


  • Попередній:
  • далі:

  • Напишіть своє повідомлення тут і надішліть його нам