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  • 智慧医疗不断发展

    全球医疗产业在AI技术不断发展下,正积极转型向智慧医疗发展。宜鼎国际凭借多年来投注于医疗产业的先进资料技术与客户合作经验,早已建构庞大数据智能化基础,不仅协助稳定可靠的后端数据计算与大数据分析,未来更将稳定朝向各种智能医疗应用深入布局,包含智能病房管理、远距健康照护系统、以及各种医疗仪器的智能联网应用等。 通过智能化的软硬件整合技术,宜鼎国际推出针对智能医疗的内存和储存解决方案,帮助解决医疗领域导入AI过程中将遇到的各种问题,此外,面对AI的挑战,宜鼎推出客制化云端管理工具iCAPTM,可强化设备耐用和简化物联设备管理。通过iCAPTM串联所有设备中的储存载体,不仅可随时监控板端组件的使用寿命和状态,也能进一步监控医院使用的各种便携式设备中的电池,包含各种外接医疗器材与设备的数据远程备份与还原、以及机动管理病床护理车,各地救护车等,使所有设备都在同一个平台轻易管理,进一步帮助医疗程序数字化串联,为智能医疗物联网打下良好基础。 宜鼎指出,相对于其他不同领域的工业应用,医疗产业对于组件测试要求往往更加严峻,平均测试周期至少为3至5年,因此厂商的长期稳定供货能力非常重要,例如在工业级DRAM方面,除高性能DDR4内存模块外,宜鼎DDR3和DDR2等产品都可满足十年以上的稳定供货需求。此外,像是血液检测、尿液检测等医疗设备,务必做到高度防菌感染与隔离防治基础,宜鼎敷形涂层(Conformal Coating)技术进一步保护储存载体。 智能医疗应用通常需要针对不同情境设计客制化需求,特别是安全上的防护。例如在规划MR或CR系统时,有必要考虑所有方向的电波磁场,任何细微的因素都可能会对敏感的电子设备造成影响,也会威胁设备与数据安全,因此,宜鼎在所有零组件在前端制造阶段就导入特定的无磁线路设计。另一方面,基于医疗个人资料保护与数据安全的需求,宜鼎除了内建AES以及iOpal加密技术外,还具备自主研发的Paring Check技术,可使SSD自动对比系统组件进行认证,一旦密码错误,便会立刻锁定数据,以全方位的数据保护机制完整建构安全医疗环境。而针对医疗设备常见的扩充连接需求,宜鼎也有各式扩充卡如外接显示适配器、PoE卡以及USB等可供选择。

    时间:2019-05-27 关键词: 互联网 智能化 医疗设备

  • 医疗器械开始不断民用化

    在医疗应用领域,传感器的选型总是一件很麻烦的事,特别是现今随着物联网的不断发展各类常规医疗器械开始不断民用化,并逐步进入到普通家庭用户中为了解决传感器在医疗中的选型问题工采网提供一款美国Siargo 质量流量传感器模块FS6122方便医疗救治设备的选型应用。 FS6122系列质量流量传感器模块其机械接口为ISO - 22mm ,入气口与出气口采用不同的设计,防错性强,同时也将死区减小到最小。专门为医疗持续正压通气(CPAP)应用而设计,可直接测量质量流量和相对压力,对于测量的对象具有响应时间快,可同时提供线性数字信号和模拟信号并且低功耗、低压损等特点,同时矽翔微机电系统有限公司专有的MEMS技术,使得在保证了产品可靠性和性能的同时,同等产品产品中价格也非常合理。下面我们具体了解一下质量流量传感器模块FS6122在呼吸机、麻醉机、睡眠呼吸等三大医疗领域中的应用。 呼吸机 呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段,已普遍用于各种原因所致的呼吸衰竭、大手术期间的麻醉呼吸管理、呼吸支持治疗和急救复苏中,在现代医学领域内占有十分重要的位置。呼吸机是一种能够起到预防和治疗呼吸衰竭,减少并发症,挽救及延长病人生命的至关重要的医疗设备。 在医疗系统中对于呼吸监测可选择工釆网FS6122系列质量流量传感器模块,质量流量传感器模块是专为急救呼吸机和家用呼吸机等呼吸回路而设计的流量传感器。想要跟进一步的了解可以点击《睡眠呼吸暂停综合症患者的福音---气体质量流量传感器 - FS1015》一文。 麻醉机 麻醉机是通过机械回路将麻醉药送入患者的肺泡,形成麻醉药气体分压,弥散到血液后,对中枢神经系统直接发生抑制作用,从而产生全身麻醉的效果。减少或消除痛感。连续式麻醉机可连续不断地输送精确流量的医疗气体和精确浓度的麻醉剂蒸汽,将此混合气体以适宜的压力和流量输送给病人。其中的重要部件,流量传感器的作用非常之大,能够确保麻醉剂的用量准确无误,在手术器械装备中有着不可或缺的作用。关于传感器的具体应有详情可以点击《气体质量流量传感器在医疗领域的应用》一文。 睡眠呼吸机 在呼吸机中,使用压力传感器不仅需要能准确测量混合气体压力,还要能便于操作人员进行校准,从而保证提供正确的供氧量,并且具备可在提供精确流速的条件下进行调节或校准。

    时间:2019-05-11 关键词: 传感器 医疗设备

  • 基层医疗机构的服务质量和能力

    据新华社报道,落实分级诊疗制度,实现首诊在基层,考验的是基层医疗机构的服务质量和能力。基层医疗机构如何留住患者? “人工智能辅助决策能够帮助社区医生识别诊断许多疾病,而基层解决不了的问题可以精准转诊到相关专科医院。”在近日举行的第二届“落实分级诊疗与多点执业”研讨会上,北京市丰台区方庄社区卫生服务中心主任吴浩提出了方案。“在‘智慧家医优化协同模式’下,整个社区资源得到优化配置,基层医疗卫生服务实现与大医院诊疗同质化,分级诊疗‘基层堵点不再堵’。” 在方庄社区卫生服务中心,智慧诊疗给家庭医生“帮了大忙”。应用临床决策辅助诊断系统等方法,将疾病临床路径与医生诊疗系统无缝对接后,系统会根据患者症状给出疾病诊断、检查、合理用药等方面的提示或建议,引导医生问诊。同时,系统还提供有针对性的健康教育内容提示,便于医生在诊疗时向患者提供健康指导。 对于隐藏在常见普通症状下的危重病,社区医生缺乏诊治经验,怎么办?“比如,关于胸痛,医生诊疗系统会提示可能是气胸、肺栓塞,最常见的可能是心绞痛。”吴浩说,对疑似危重情况,系统会提示医生重点问诊和查体,避免误诊和漏诊的发生。 国家卫生健康委员会医政医管局副局长焦雅辉认为,人工智能诊疗决策支持系统相当于为医生提供了具有自主学习功能的知识库,拓展了医生的知识领域,有效提升了基层诊疗服务效能。 诊前通过可穿戴设备采集健康数据,并自动录入健康档案;患者与签约医生通过智能平台“绑定”,挂号后被自动分诊给自己的签约医生;居民通过移动客户端实时上传健康自检记录、获得健康监测报告、咨询医生……“智慧家医”在提升诊疗质量的同时,更给社区居民就诊带来便利。 基层全科医生是居民健康的“守门人”。截至2017年底,我国培训合格的全科医生已达25.3万人,为推进家庭医生签约服务、建立分级诊疗制度提供了有力的人才保障。然而,相对于13亿多人口,全科医生数量仍然有限。这就需要在社区健康管理中,利用信息化手段整合共性健康问题和已有社会资源。 方庄社区卫生服务中心以人工智能、电子数据和互联网为支撑,为家庭医生提供技术支持,并整合家庭保健员、社会志愿者、居委会、社区日间照料中心等力量,为签约居民提供防病、医病、康复、居家护理等一体化健康照护服务,有效解决了全科医生人手不足的难题。 随着“互联网+医疗健康”的大力推进,全国多地纷纷探索“智慧家医”,实现对签约居民的规范化诊疗和健康管理,并将健康管理服务延伸到家庭。 记者从国家卫健委了解到,在河北省黄骅市,家庭医生根据健康大数据管理平台给出的居民健康状况评估结果,筛选出重点管理人群,并制定跟踪式健康管理方案,通过手机App闹钟式提醒饮食、用药、运动、监测等管理方式,使居民少得病、晚得病、得小病。 北京市西城区德胜社区卫生服务中心利用信息化手段将二、三级医院优质的医疗资源赋予家庭医生,通过家庭医生为签约居民提供预约转诊、远程会诊、远程检查检验诊断等服务,让签约居民享受到优质优先的服务。 焦雅辉近日在国家卫健委例行发布会上表示,近年来,基层医疗卫生机构信息化加速发展,水平不断提高,区域信息平台和移动医疗设备为家庭医生开展工作提供了重要支撑。“国家卫健委今年努力将信息化和智慧医院建设打造成为医疗服务高质量发展的重要引擎,不断增强人民群众获得感。”

    时间:2019-05-10 关键词: 互联网 人工智能 医疗设备

  • 智慧医疗迈向5G新时代

    5G概念第一次出现在公众视野,要追溯到6年前的5月13日,三星电子宣布成功开发第5代移动通信技术的核心技术。 6年后的今天,5G早已不是个新鲜名词。借着5G的春风,各行各业掀起了新一轮“狂欢”。 相比于其他行业,医疗似乎率先迈向5G新时代:“首个5G医疗实验网”、“首家5G智慧医疗示范单位”、“首例基于5G的远程人体手术”……大带宽、低时延、高速率,5G网络强大的数据传输和连接能力与很多医疗场景有着天然的结合点。 除此之外,5G也可以为未来医疗行业开发更多的业务协同模式提供可行性,进而为整个医疗行业带来显著的经济效益。根据IHS预计,到2035年5G技术将推动全球医疗市场销售至1.1万亿美元。 不过也有人持观望态度:5G虽具有多重优势,但目前仍处在初级阶段,应用尚不成熟。那么“5G+医疗”进展加速度,究竟是噱头还是颠覆?怎么样看待5G在医疗领域的应用?5G会是智慧医疗的重磅砝码吗? 对此,贝壳社采访了中国数字科技创新研究院执行院长蔡宗辉、中国移动研究院首席科学家许利群、平安集团首席医疗科学家谢国彤、南京军区福州总院信息办主任陈金雄、中国联通5G创新中心行业总监盛煜、思创医惠董事长章笠中6位行业专家,他们站在各自不同的角度,分享了自己的看法。 中国数字科技创新研究院执行院长蔡宗辉: 5G作为第五代移动通信技术,它不仅是4G的一个简单延伸,更是一个真正意义上的融合网络,结合了4G、Wi-Fi、终端连接和毫米波的网络技术,同时还运用了云的基础架构、边缘智能服务和虚拟化网络核心技术等。它带给我们最直接的感受就是:更快的速度,更稳定的连接与更大的容量。 最近5G在医疗领域的创新试点不断涌现,根本原因有几点: 首先,5G网路建设改造小,部署快速,设备占地小。比如(能够)手术室弱电系统前期建设“不足”。 其次,5G灵活的组网能力,能够助力“提速”打通手术室各个信息化系统。 再次,5G稳定性高,接入能力强,安全性强,为手术室更多的移动化设备和物联网设备应用提供更好的通信服务支撑。更重要的,由于5G高速传输,低延时性,高稳定性,抖动极低——让远程手术“主刀”“飞刀”真正成为可能。 当前我国医疗水平分布不均衡,尤其是偏远地区的医疗资源匮乏。远程医疗的逐渐成熟将打破区域限制,提高诊断与医疗水平、降低医疗开支、减少看病花费的时间、平衡医疗资源分配不均的问题。 而5G技术容量大、速率高、低延时等特点,将为远程医疗提供强有力的支持。目前中国三家运营商都在持续开展5G试验,中国5G网路快速部署,5G商用将对全行业带来积极影响。只不过,5G作为一项即将商用的新一代综合通信技术,需要产业链的不断探索和磨合,这是一个产业周期的演进过程。 除了远程医疗,而5G在医疗领域的部分应用场景还有数据挖掘、智能终端、快速急救等等。 可以说5G的到来,将推动全新的医疗体验,并为医疗领域带来一场革命。 中国移动研究院首席科学家许利群: 过去我们可能觉得医疗行业相对是比较保守的,现在好像也不是这样了。 我最近参加过很多新医疗生态系统跨界讨论的会议,不管是大会还是小会,好像参会的院长和专家们都愿意去谈这个话题,即医疗和包括5G在内的信息和通信技术的融合,至于他们理解的角度和程度如何,这是另一回事,但是大家都愿意说这个技术的赋能和潜力,就像现在经常说的这种fashion,“赶时髦”,医院也越来越开放了。 5G技术一旦成熟应用,不管是对医院,医生,还是患者,以及整个医疗服务环境和体验都会带来显著的改变。 对医院来说,它可以提高运营效率,降低就医成本,吸引更多患者在本地就医; 对医生来说,可以提升他们的专业医护水平,比如说要做手术的时候,有人工智能的这种方式来进行远程手术导航、远程专家通过混合现实技术给予及时指导之类的,有病灶的地方,通过增强现实自动地在病人器官上给标示出来等; 对患者来说,它可以提高患者的就医体验,比如把5G和人工智能加在一起,在病人出院后通过可穿戴设备进行持续跟踪、干预及实时康复指导等。 随着国家一系列政策的支持及民生方面的需求,5G在医疗领域进展似乎更快一些。目前国内运营商都在和合作伙伴积极开展“5G+医疗”的工作,中国移动的业务部门也不例外。尤其在远程医疗方面,比如跟301医院,中日友好医院,郑大一附院等很多著名大医院都启动了相应的“5G+医疗”合作项目。 但我需要说明的一点是,我们不要对“5G+医疗”应用在普遍意义上的尽快落地过分乐观,因为不但5G网络技术和运营还在不断成熟中,而且媒体上所见的这些“5G+医疗”的项目都还只是可行性研究,是点对点或小规模的专网试验、试点、示范,距离真正的实用还有很长一段路要走,当然还包括满足医疗行业的监管和伦理问题等。 平安集团首席医疗科学家谢国彤: 5G核心是一种通信手段,所以它提高的是数据传输能力,从这个意义上来说的话,我觉得在医疗领域有三个比较有价值的场景: 第一个是基层医疗,这也是国家一直在强调的,如果分级医疗不做好,基层的能力不提升,那么医改是不可能成功的。 从平安自己的角度来讲,这也是我们做医疗人工智能一直关注的一点,无论是影像筛查,还是辅助诊断,辅助治疗的模型,都是聚焦提升基层医疗机构的诊疗能力。那如果要把这种能力输送到农村等边远地区,数据网路传输就是第一步要面临的问题。 举个例子,我们之前和诊疗一体机的企业合作,把我们的辅助诊断、辅助治疗的模型嵌入到一体机硬件里面,这样就可以让村医提着一体机在边远地区移动行医。但是如果没有网络,就没办法从云端服务器获取智能推荐的信息。而如果有了5G这样的网络覆盖和能力的话,很多事情就变得可行了。 第二个是远程医疗,这个也属于基层医疗的一部分。比如远程会诊,大医院的医生对远端的医生作指导,以前这些事情要推广,可能挑战会比较高,因为它对网络设备的要求比较高,需要购买一些比较昂贵的网络传输设备,才能达到医疗上的要求,否则视频传输质量不好,有停顿或者有失真,做出诊断或治疗就会不准确。所以5G有望解决远程医疗对高成本的硬件的依赖,对远程会诊的普及性也许有更好的推动作用; 第三个是跟物联网相关的场景,像可穿戴设备或者医院内的智能传感器,比如耗材或者手术器械,可移动的查房机器,或者医疗传感器,这些机器都有上网的需求。如果有了5G覆盖,从智慧医院的角度来说,它能收集到的数据就会更加的丰富,进而借助这些数据的分析,去提升整个医院的诊疗能力和安全性。 原福州总院信息办主任陈金雄: 在我看来,近期的“5G+医疗”热炒宣传占有很大的成分。医疗是个大市场,运营商们争抢这一块的蛋糕,可以理解,但是要说5G是智慧医疗的重磅砝码,我觉得至少目前还谈不上。 不同于其它行业,医疗的特点一是不可逆;二是人命关天,所以新技术在医疗领域的应用会特别慎重。 5G在医疗领域我觉得有几个应用场景: 第一个是远程手术,但远程手术通常是大医院对小医院的指导,而且需要先进的手术机器人设备,但小医院未必有这么先进的设备。另外手术室场所比较固定,用光纤等有线方式可以达到同样的目的。因此目前报道的还是演示的案例,宣传大于实际意义; 第二个是VR/AR,这个对带宽要求比较高,那4G有可能满足不了的,5G也许就可以; 第三个是远程医疗,影像等方面对数据传输的要求也比较高; 第四个是医疗云,5G高带宽低延迟对云服务还是很有意义的; 第五个是医疗物联网的应用,满足海量的物联网数据传输; 第六个就是医院内部的应用,比如院内移动医疗和移动护理,在确保安全的前提下取代原先的Wi-Fi,这可能是一个比较大的应用亮点。 那么一家医院在考虑部署5G网络的时候,可能要考虑四个因素:第一个带宽;第二个覆盖率;第三个安全性;第四个性价比。 目前5G还处于一个比较初级的阶段,很多的基础设施还处在建设当中,物联网还没有看到比较成熟的应用,要实现一个量变到质变的过程,就要看在5G的生命周期内,能不能出现一个类似4G和智能手机的这种“天作之合”的契合点,快速演变出很多行业的新的应用,否则有带宽用处也未必很大。 我一直认为,技术和创新是手段,不是目的。但我们有时会不知不觉把手段当目的。我们一定要围绕目的谈手段,不管是5G还是6G,一定要把应用想清楚,踏踏实实地做事情,让新的技术落到实处。 中国联通5G创新中心行业总监盛煜: 说医疗率先迎来5G时代,其实并不完全是,可能跟其他的行业相比,最近医疗的新闻多一点。今年年初的时候,媒体类的5G应用会比较多,包括像两会、春晚直播都应用了5G技术,实现高清的直播回传和全景拍摄。 其实,5G跟医疗机构或者是跟医院的结合确实还是比较多,因为5G强大的数据传输带宽和海量连接能力在医疗的这种场景下会更加实用。另外,利用网络切片以及边缘云等技术,可以去构造面向医疗行业的专网能力,为医疗去定制一些专业化的服务,更好地为医疗赋能。 但是我们在推广5G,在跟医院合作过程中也会遇到一些困难: 第一,5G是全新一代移动通信技术,目前标准版本还没有完全冻结。不同形态的网络设备性能有所差异,芯片、模组在产业链条上还相对滞后。而对于医疗这一相对专业性更强,社会影响较大的传统行业,大部分的应用更多是要考虑安全、可靠。在这种情况下,传统行业与新生事物的结合就要有一个融合的过程,想要全面普及5G与医疗的应用尚需时日。 第二,安全方面的问题,也是院方比较关心的一个问题,因为现在整个医疗的数据,相对来说是比较封闭的,医生也好,院方也好,可能会有顾虑,担心数据一旦通过5G传输就会存在不安全的隐患。 但是,我个人还是比较看好5G在医疗行业的应用,包括和医疗相关的一些行业,比如养老、健康、医药管理、保险等等,都会跟5G有进一步的融合。 总之,还是希望大家可以平和、客观地去看待5G在医疗领域的应用。不能过于激进地说5G可以立刻实现全面的医疗行业智慧化、远程化,比如说对于5G的远程手术,我们可以做示范,可以用一些间接的方式让大家看到5G在这个场景下带来的改变,但从目前看还远没有达到一个非常成熟的环境。 同时,也不要过于保守,5G应用是可以给医疗带来很多改变,无论是医生或者是相关的医疗从业人员,需要去接受新技术给行业带来的效率与能力的提升。 思创医惠董事长章笠中: 随着5G时代的来临,我认为5G在医疗健康领域一定会有很好的前景。 5G通信在这方面有很大的优势: 首先5G有高带宽,每秒1Gb以上的带宽能支撑高清晰图像、大数据量的传输; 其次,5G具有更大的设备接入量,每平方公里可以达到100万台设备的连接; 最后,5G具有极高的抗干扰能力,可以在保证传输稳定性的同时保障数据的安全。 医疗服务本身跟其他服务相比具有其特殊性,它对流程的连贯和服务的可及性要求非常高,只有将患者院前、院中、院后的全程数据都通过业务系统全部获取才能真正意义上实现患者诊疗的全流程闭环管理。 通过5G能够构建一张超大型规模的医疗物联网生态系统,涵盖甚至高达数十亿的互联网医疗和健康监测设备、临床可穿戴设备,医生能依靠这些设备持续接受患者无论院内还是院外的医学数据,如生命体征、身体活动、药物服用情况,从而有效地管理患者及时调整治疗方案来实现患者全程管理。 另外,例如现在的远程医疗更是可以通过5G使得大数据量的患者信息能够实时共享,包括4K高清晰度的手术直播,还有一些像现在热门的VR技术,在5G时代就可能实现医生通过3D/UHD远程为患者提供虚拟诊疗,使患者足不出户就能看医生。 总之,5G通信技术能够让我们的智慧医疗生态体系内在应用场景、应用环境和使用成本上发生一次革命性的改变。

    时间:2019-05-05 关键词: 互联网 智能化 医疗设备

  • TI超低功耗MCU为便携式医疗设备与低功耗RF系统带来SoC优势

    将为便携医疗设备与无线射频系统等深嵌入式高级应用带来高集成度与超低功耗等特性。作为采用msp430x架构(具有1mb扩展内存模型)的首批器件,msp430fg461x系列产品设计可满足当今大型系统的内存要求,全面支持采用模块化c程序库开发的并可向后完全兼容的尖端实时应用。此外,该系列产品还可加速代码执行,从而使fullcontext存储周期缩短50%,并使外设、快闪或ram等组件的寻址速度加快25%。全新msp430fg461xmcu为应用提供高集成度与存储器  作为首批msp430x器件,fg461xmcu系列包含高达120kb的快闪与最大为8kbram存储器。医疗客户表示,fg461xmcu系列可满足数字式脉搏血氧饱和度测试计与无线心电图机等便携式医疗设备的要求,即在同一芯片上提供高集成度的智能外设与较大的存储选项。多达三个的针对高精度仪表的高精度运算放大器、板上处理速度高达200ksps的12位模数转换器(adc)、仅需1微秒全码转换建立时间的12位数模转换器(dac)以及直接存储器存取控制器(dma),则无需使用外部组件就可共同构成了一款完整的片上信号链(scoc)单芯片解决方案,降低了总体系统成本。该款3通道dma不仅消除了到片上dac、adc及其它外设的数据传输延迟,且还通过直接的任务处理节省了16位risccpu的数据处理时间。此外,与采用外部dac与软件结合实现的模拟输出信号频率相比,采用片上dac模块配合dma的msp430fg4xx在此方面的性能要胜出10倍之多。  fg461xmcu只需一块钮扣电池(coincell)即可工作10年之久,实时时钟待机模式下其电量消耗不足2微安。因而在大多数情况下,电池使用寿命均超过了产品的预期寿命。zigbee开发板具备fg461xmcu与cc2420rf收发器  drfg4618开发板由msp430第三方开发商softbaugh公司生产,该工具使用户能够轻松快速地设计符合zigbee标准的无线网络系统。zigbee或ieee802.15.4是一个开放性全球标准,有助于人们开发可靠性高、功耗较低的低成本无线网络监控与控制产品。该开发板包含msp430fg4618mcu与chipconcc2420rf收发器,在2.4ghz无许可ism频带的低电压rf应用中支持高达250kbps的数据速率。chipconcc2420既是首款符合ieee802.15.4标准的商用rf收发器,也是率先通过认证,能够在2.4ghzzigbee产品中使用的rf-ic。硅芯片与工具的供货情况  msp430fg461xmcu系列为设计人员提供了从msp430f449mcu的引脚对引脚存储器升级方案,现已开始批量供货。  drfg4618zigbee开发板现已可直接通过softbaugh进行订购,其中包括airbeewireless提供的znszigbee软件协议栈的代码限制版本。

    时间:2018-12-10 关键词: 低功耗 功耗 医疗设备 嵌入式处理器 超低

  • ADIBlackfin®处理器成功应用于UTAS公司医疗设备,可提供高质量的病人护理———新

        中国 北京——Analog Devices, Inc.,全球领先的高性能信号处理解决方案供应商,最新宣布病人监护与诊断设备提供商UTAS公司选择了ADI Blackfin®处理器,从而确保其整个UM 300产品线获得高性能的数字信号处理能力和鲁棒的功能,UM 300是UTAS公司最新推出的便携式病人监护仪产品。通过利用Blackfin处理器的卓越性能、低功耗和灵活的外设连接特性以及ADI配套的精密模拟器件,UTAS实现了很高的工作性能、低成本的无缝信号链连接,以及紧凑的系统封装。   “医疗人员需要借助于UTAS设备来清楚了解病人的相关数据,这些数据使他们能做出及时而明智的病人护理决策”,UTAS公司技术总监Valeriy Tkachenko指出,“我们的监护和诊断系统的核心采用了Blackfin处理器,它为我们的系统设计提供了强大、灵活的处理器平台,从而使我们的用户能获得病人生命体征精确测量所需的无可比拟的数字信号处理性能。”   UTAS公司的心电图仪、病人监护仪和脉搏血氧饱和度仪具有与众不同的测量精度、可靠性和性价比,具有紧凑的外形尺寸,支持电池供电以实现便携性。UTAS的产品设计用于各种病人监护应用,包括手术、心脏病、重症监护、临床护理以及病患转运等,在全球超过25个国家的医院、诊所和救护车上得到应用。   UM 300病人监护仪采用了双内核Blackfin BF561来实现集中式数字信号处理——实时数字滤波、预处理和最后处理,以及系统测试虚拟化功能和视频接口的控制(通过高分辨率彩色显示实现对最多8个实时波形同时观察)。Blackfin BF561是双Blackfin内核的对称多处理器结构,每个内核都能工作在600 MHz/1200 MMACS,具有2.6Mb片上SRAM存储器。通过32位外部端口和两个16通道DMA控制器提供了超高的带宽。由于在BF561架构上集成了两个Blackfin内核,因此UTAS能大大减小电路板的尺寸,这还能进一步使设计复杂度最小,并实现UM 300紧凑的外形尺寸。   Blackfin BF561的片上外设专门针对应用进行过优化,因此在UM 300中实现了与ADI公司的AD7190Σ-Δ模数转换器和AD7689 PulSAR® ADC的直接连接。该系统还用了ADI公司的AD8605单电源运算放大器、AD8220节场效应晶体管(JFET)输入仪表放大器、ADP3335精密电压稳压器,以及一个ADuM2401 iCoupler®四通道数字隔离器,从而实现了一个无缝互连、高性能的组件平台。   Blackfin处理器具有一系列的创新架构特性,这些架构特性能在处理器级和系统级降低功耗,包括可以独立调整工作频率和电压以满足当前执行的算法性能要求的自包含动态电源管理方案。Blackfin处理器的最低功耗为0.8V下0.15 mW/MMAC,其低功耗特性使UTAS系统设计师能大大延长UM 300电池寿命,这对于实现便携应用来说至关重要。   “医疗设备开发商在为他们的系统选择关键器件时,通常采用电子行业中一些最严格标准,”ADI公司GPDSP部产品线总监Colin Duggan指出,“UTAS公司新推出的UM 300病人监护仪仅仅是ADI提供高性能、特性丰富的信号处理技术帮助实现先进医疗系统设计的一个最新例子。”   汇聚式未来需要Blackfin级的处理能力  ADI公司的16/32位Blackfin嵌入式处理器在统一的架构中汇聚了数字信号处理和控制处理能力,使工程师能提升任何应用的智能特性和功能以及连接性能。Blackfin处理器具有非常出色的性价比和能效,并具有开发工具、应用程序和第三方支持的丰富生态系统支持,是各种创新应用的处理器理想之选,包括工业、医疗、汽车、安防、数字家庭娱乐以及便携式设备等。有关Blackfin的信息,请访问 Twitter 网站(@Blackfin) 或者 LinkedIn Group 网站 (Analog Devices Blackfin)。  关于ADI公司  Analog Devices, Inc.(简称ADI)将创新、业绩和卓越作为企业的文化支柱,并基此成长为该技术领域最持久高速增长的企业之一。ADI公司是业界广泛认可的数据转换和信号处理技术全球领先的供应商,拥有遍布世界各地的60,000客户,涵盖了全部类型的电子设备制造商。作为领先业界40多年的高性能模拟集成电路(IC)制造商,ADI的产品广泛用于模拟信号和数字信号处理领域。公司总部设在美国马萨诸塞州诺伍德市,设计和制造基地遍布全球。ADI公司的股票在纽约证券交易所上市,并被纳入标准普尔500指数(S&P 500 Index )。欲获知更多信息请访问: http:///china。

    时间:2018-11-08 关键词: 应用于 处理器 高质量 医疗设备 嵌入式处理器

  • 医疗设备电源的要求与特点

    医疗设备电源的要求与特点

    一台医疗设备在医院是否能够发挥其最大效能,除了与机器本身的技术性能有直接的关系外,还和供电电源的质量有着极其重要的关系。电源品质的好坏,将直接影响医疗设备的运行稳定性和可靠性,甚至导致重大医疗设备事故和造成巨大的经济损失。目前,国内的医疗设备大多采用220V市电供电。由于各种不同类型的医疗设备供电需求,目前使用最多的是集中式供电结构。即由一个集中的电源变换器产生所需各种电压等级的输出电压。由于它成本低廉、效率高、输出电压可调整、输出噪音小、动态响应快等非常适合医疗类设备使用,是医疗类设备目前使用最多的一种供电方式。医疗设备电源方案确定需要考虑下面几个问题。 安全与隔离安全与隔离是普通商用电源与医疗用电源的一个重大差别。通常,除了一些实验分析类仪器,医疗设备大多安装在病床或手术台附近,离人和操作者的距离比较近,外壳常常会被触及到。医疗设备内部有各种各样的强,弱电的部件,如果强弱电之间的隔离或者是外壳材料绝缘有问题,就会非常危险。安全测试方面一般医疗设备电源都必须得到UL60601-1、C-UL、EN60601-1等安全认证。输入输出端必须要4,000V以上的隔离电压,而且要求对地漏电流低,符合安规爬电距离要求。而对于强电部分需采用双重绝缘,尤其有可能与设备外壳接触的部分更要加强绝缘设计。电磁兼容性和抗电磁干扰能力要为医疗类设备选择或者搭建一个好的供电系统,必须注意提高电源的电磁兼容性和抗电磁干扰能力。主要要从以下几个方面来考虑:设计。PCB的设计和布局,一般的电源中都会包含一些高频信号,PCB上的任何印制线都可以起到天线的作用,印制线的长度和宽度都会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应,及时通过直流信号的印制线也会从临近的印制线耦合到射频信号并引起电路的问题。所以医疗类电源必须选择大品牌,具有很强研发实力的公司的产品,这些产品在设计和生产工艺方面都能保证良好的品质。屏蔽。为了抑制开关电源产生的辐射,消除电磁干扰对医疗设备内其他电子设备的影响,最好的办法就是对电源的磁场进行屏蔽,然后将整个屏蔽罩与医疗设备的机壳或地连为一体,这是个事半功倍的办法。认证。现阶段一般医疗设备类电源都需要经过FCC-B、CISPR22-B、EN55011550226120461000等电磁兼容性及抗电磁干扰能力测试。选择完成这些测试的产品不仅能确保不对设备内其它电子元器件产生电磁影响,而且能减少医疗设备研发周期及推向市场前的受检时间。尺寸及高功率密度。目前医疗类设备除了向多功能、高检测和调整精度方向发展外,更小尺寸及便于携带也是一个发展方向。这就要求医疗设备电源必须在更小的板载面积条件下拥有更高的功率输出。特殊应用。目前市场上的集中式供电电源产品大多是标准输出,即使有部分电源产品可以通过外接电路的方式进行输出调节,调节范围也不大,而且稳定性也存在问题。如果碰到了低电压、大电流或者极高的直流电压情况该如何处理,当然可以采用定制方式,但价格相当高,客户能否接受。价格。如今医疗设备的价格由于竞争的激烈,已经逐步透明,特别是一些家用的小型医疗设备,价格已经非常平民化、大众化。所以这就要求医疗设备的重要组成部分--电源,必须要有有竞争力的价格。 1次

    时间:2018-10-18 关键词: 电源 电源技术解析 医疗设备

  • 选择和使用高精度数模转换器

    很多应用 (包括精密仪器、工业自动化、医疗设备和自动测试设备) 都需要高准确度数模转换。在 16 位分辨率时要求准确度好于约 ±15ppm 或 ±1LSB 的电路中,设计师传统上一直被迫使用大量校准,以在所有情况下保持准确度。新型高精度 DAC 使得能够采用一个单片式 DAC 来实现 ±4ppm 准确度或 ±1LSB (在 18 位分辨率条件下),而无需校准。在本文中我们将对高精度数模转换器的选择和使用过程中所涉及的问题进行研究。DAC 的架构对于 DAC 的技术规格及其对电路板设计师的要求均有影响。为了实现最佳性能,需要谨慎地考虑 DAC 上的电源、基准和输出放大器所产生的影响。过采样或增量累加 DAC过采样或 ΔΣ ADC 采用一个低分辨率 DAC (通常仅 1 位),在其前后分别布设一个噪声整形数字调制器和一个模拟低通滤波器。最准确的商用增量累加 DAC 实现 ±15ppm 的准确度,但是需要 15ms 才能稳定,并要承受相对较高的 1μV/√Hz 噪声密度。其它可购得的过采样 DAC 在 80us 内稳定,但是 INL 较差,大约为 240 ppm。合成 DAC通过结合两个较低分辨率的单片 DAC,有可能构成一个高分辨率的合成 DAC。请注意,粗略 DAC 的分辨率和精细 DAC 的范围需要重叠,以确保所有想要的输出电压都可实现。粗略 DAC 的准确度和漂移一般将限制合成 DAC 的最终准确度,因此要提高准确度,就需要对合成 DAC 转移函数的特性和软件进行校正。也可能需要频率校准,以校正随温度、时间、湿度和机械压力产生的变化导致的漂移。电阻串 DAC电阻串 DAC 采用具有 2N 个分接点的一系列电阻分压器,以实现 N 位分辨率。采用电阻串架构的单片 16 位 DAC 一般含有一个较低分辨率的电阻串 DAC 和一个范围较小的 DAC,范围较小的 DAC 用于插入串器件之间,以实现 16 位分辨率。这种串+内插器方法的一个优点是,DAC 输出具有固有的单调性,无需微调或校准。这类 DAC 的基准输入阻抗一般很高 (50KΩ~ 300kΩ),而且不受输入代码的影响,从而有可能使用一个非缓冲型基准。因为电阻串的输出阻抗随输入代码变化,所以大多数电阻串 DAC 含有集成的输出缓冲器放大器,以驱动电阻性负载。尽管电阻串 DAC 的 DNL 本身非常好,但是 INL 由串联电阻器件的匹配决定,而且可能由于含有大量的独立器件而难以控制。直到最近,这类 DAC 的准确度一直限制在约 ±180ppm。最近的进步已经使得准确度提高到了 ±60ppm。例如,LTC2656 在 4mm x 5mm 封装中集成了 8 个 DAC 通道,在 16 位分辨率时具有 ±4LSB 的最大 INL。阻性梯形或 R-2R 型 DAC阻性梯形或 R-2R DAC 采用一种三端子结构,电阻器在 A 端和 B 端之间切换。请注意,A 端和 B 端上的阻抗与代码的相关性很高,而 C 端则具有一个固定阻抗。电阻器与开关的匹配情况将会影响这种结构的单调性和准确度。此类 DAC 一般经过修整或在出厂时经过校准,而且,具 ±1LSB INL 和 DNL 的单调 16 位阻性梯形电路 DAC 上市已有很长时间了。电压输出 R-2R DAC一种常见类型的 R-2R DAC 将C 端用作 DAC 输出电压,而 A 端连接到基准,B 端连接到地。输出阻抗相对于输入代码是恒定的,从而有可能以非缓冲方式驱动电阻负载。例如,LTC2641 16 位 DAC 能以非缓冲方式驱动 60kΩ 负载,同时保持 ±1LSB 的 INL 和 DNL,并消耗不到 200μA 的电源电流。这种方法的一个缺点是,基准阻抗随着输入代码大幅变化。由于 R-2R 梯形电路的本质,甚至 DAC 输出电压中很小的变化也可能在基准电流中引起 1mA 或更大的阶跃变化。为此,必须由一个高性能放大器来对基准进行缓冲,并采用一种非常精细和针对性的检测电路布局,以限制稳定、干扰脉冲和线性度性能的最终劣化。当一个输出缓冲器放大器和一个电压输出 R-2R DAC 一起使用时,该放大器的开环增益和大信号共模抑制必须足够高,以保持输出的线性度 (在 18 位时 >110dB)。输出缓冲器的失调和输入偏置电流将主要以 DAC 输出偏移的形式出现,但是这些参数在输入共模范围内的任何变化都将以附加的 INL 误差形式出现。请注意,在正和负基准开关之间有必要保持匹配的阻抗,以保持 DAC 线性度。因为 CMOS 开关阻抗是电压和温度的函数,因此这给 DAC 的准确度带来了挑战,尤其是在低电源电压时。可采用这种架构的 18 位 DAC 的 PSRR 被限制在约 64dB。结果,随着时间、温度、电压和负载状况的变化,电源必须在约 0.5% 的范围内保持恒定,以保持 18 位性能。在工作温度范围内,这类 DAC 的 INL 可以预期以 ±0.5LSB 或更大的幅度漂移。迄今为止,当采用一个5V电源时,运用该架构和一个集成输出放大器的18位DAC的性能一直被限制为±2LSB INL(在18位)。采用3V电源时,其性能将进一步限制为±3LSB INL(在18位),且单调性下降至 17位。 电流输出 R-2R DAC对于高准确度应用来说,这种架构具有很多优点。基准阻抗是恒定的,可以用非缓冲型基准或一个慢速低精确度运算放大器驱动。因为 A 端和 B 端处于相同的地电位,所以保持匹配的开关阻抗相对容易,甚至在出现电源电压和温度变化时也一样。结果,精确的电流输出 R-2R DAC 具有卓越的 PSRR 和温度漂移性能。与电流输出 R-2R DAC 一起使用的输出放大器需要高开环增益 (在 18 位时 >110 dB) 和低失调电压。A 端和 B 端之间的任何偏移都将产生一种取决于代码的误差电流,该误差电流将以 INL 误差的形式出现。输出缓冲器的输入偏置电流不那么重要,主要以 DAC 输出偏移的形式出现。因为两个输入都始终处于地电位,所以放大器的共模抑制不重要。在 16 位时实现 ±1LSB INL 的电流输出 R-2R DAC 长久以来一直可以普遍购得,凌力尔特公司提供一种新的 18 位 DAC 系列,在 18 位分辨率时实现 ±4ppm 的准确度或 ±1LSB 的最大 INL,在整个温度范围内有保证 。LTC2757 提供并联接口,可立即购得。LTC2756/8 单和双通道 SPI DAC 计划在未来数月内推出。在 18 位时,LTC2757 从 -40℃~+85℃的典型 INL 漂移不到 ±0.2LSB,高达 96dB 的 PSRR 使输出对电源变化不敏感。缓冲型与非缓冲型 DAC 输出有些高度准确的 DAC 在 DAC 内部集成了输出放大器,而其它一些这类放大器则需要一个外部运算放大器。在这两种情况下,大多数 DAC 都提供集成的电平移动和反馈电阻器,以不再需要精确的外部器件。集成输出放大器的主要优点是占板面积小和使用方便。成本通常不是首要因素,因为外部放大器器件通常比 DAC 本身便宜得多。设计师应该意识到,一个集成的输出放大器也许会损害设计灵活性。内部放大器提供的输出摆幅、速度、噪声和功率合起来,不可能对于多种应用来说都是最佳的。例如,一个集成的单电源输出放大器在靠近电源轨时将遭遇准确度下降问题,因此设计师必须提供电平移动差分基准,以利用全部的 DAC 代码范围。如果内部放大器的负反馈输出不可使用,则有可能无法针对大容性负载来补偿输出环路,或增设一个外部缓冲器而不引入第二个反馈环路,对于那些需要一个较宽输出摆幅或较高负载电流的用户来说,他们将会由于增设一个具有与内部放大器环路相串联的独立反馈环路的外部放大级,而导致准确度、噪声和功耗等性能的损失。具有一个外部放大器的非缓冲型 DAC 一般实现最佳性能。多种可购得的器件给设计师提供了自由,可对给定的应用选择一个具有最佳准确度、速度、噪声和功率的解决方案。选择输出放大器当选择与 LTC2757 等准确的电流输出 DAC 一起使用的放大器电路时,失调电压是一个重要的考虑因素。DAC 线性度对放大器失调的敏感性取决于 DAC 的实现方式,制造商应该在数据表中描述清楚。就 LTC2757 而言,±80μV 的失调电压将在 DAC 输出引起约 ±1LSB 的 INL 误差。要实现最佳的 DC 准确度,最简单的解决方案是采用低失调 (<10μV) 自动调零放大器 (如 LTC1150 或 LTC2054)。对于较宽的输出摆幅来说,可以在环路中纳入诸如 LT1010 等第二个缓冲器放大器。LT1012 是一个良好的中间输出放大器,以低功率 (11.4mW) 实现中等速度 (120μs 稳定时间) 和良好的准确度 (±25μV 失调)。对于高速应用来说,一个良好的选择是 LTC1468-2,该器件在 18 位时以 2μs 时间将 10V 阶跃稳定在 ±1LSB 之内。请注意,±75μV 的最大失调将在 DAC 输出端使 INL 劣化高达 ±0.9LSB。对于需要较高准确度的高速应用来说,放大器失调可以用数字电位器来消除。要在高速且未采用消除失调的措施时实现最佳准确度,合成的放大器电路是一个良好的选择。例如,LTC2054 用作积分器来消除放大器失调。在输出转换时,LTC6240最大限度地降低积分器输入的干扰,以避免扰乱低频通路。请注意,跨 1kΩ 电阻器的任何 DC 电流都以失调电压的形式出现,会引起 INL 误差,因此 LTC6240 具有低输入偏置电流很重要。LTC1360 提供宽的输出摆幅。这样产生的合成放大器以 16μV/√Hz 的噪声密度在 8us 的时间实现稳定。结论尽管很多 DAC 架构都允许用户实现 18 位分辨率和单调性,但是对于在 16 位时需要好于 ±15ppm 的准确度或 ±1LSB INL 的用户来说,阻性梯形或 R-2R DAC 是最佳选择。在电压和电流输出 R-2R DAC 之间进行选择时,设计师应该意识到,每一种架构对电源、基准和输出放大器都施加了不同的要求。选择一个非缓冲型 DAC 并将该 DAC 与一个仔细选择的放大器结合,可以最大限度地提高设计灵活性,并为给定应用提供最佳解决方案。

    时间:2018-10-01 关键词: 架构 dac 电源技术解析 医疗设备 精密仪器

  • 通过基于SoC的方法设计手持医疗设备

    医疗设备产业的快速发展,推动了对个人除颤器及动态血糖监视仪等手持医疗设备需求的大幅提升。但实际上设计此类医疗设备并不是一项轻松的任务。选择适当的组件满足设计规范要求、降低成本、尽可能提高功率效率、尽力控制设备的物理尺寸等仅是设计此类产品时必须要考虑的部分问题。此外,开发人员还必须要保证设备的可靠性,同时还须确保使用的所有组件全都符合美国食物及药品管理局 (FDA) 的规范要求。例如,FDA 要求医疗设备使用的所有组件在今后 5 年内都必须保持量产状态。考虑到上述要求,许多开发人员都开始转而采用片上系统架构来缩短设计周期,减少组件数量,并降低医疗应用的产品成本。  目前的设计方法  下列图 1 和图 2 给出的是目前市场上常见的两款手持医疗设备的方框图。第一个是血糖仪的方框图,而第二个是血压监测仪的方框图。图 3 显示的是电源管理单元。  上述两款设备在基本构造方面彼此类似。主要的区别在于其各自连接的传感器。  构成此类医疗设备的常见组件包括:  核心  · 微控制器:执行所有数据处理和系统级管理任务。  外围组件  ·传感器:血糖仪采用侵入式/非侵入式生物感应器,血压监测仪采用压力传感器。  ·ADC:将来自传感器的模拟信号转换为数字形式。  ·过滤器(滤波器):过滤掉(滤除)输入信号中的噪声。  ·LCD 控制器和 LCD 玻璃基板(屏):为用户显示相关信息。  ·USB 接口:与 PC 同步,监控并存储数据,用于后期分析。  ·非易失性闪存存储器:用于存储代码和数据。  ·电源管理系统:包括升压转换器和线性稳压器。  外设组件外置于微控制器,并通过 GPIO 或专门的引脚与微控制器相连接。  上述设计方法有不少局限性:  ·外部组件数量过多。组件数量的增加意味着需要更多的 PCB 空间。  ·外部组件越多,PCB 迹线产生噪声的几率也就越大。  ·每个外部组件都必须分别得到 FDA 的批准。  ·软硬件开发都很费力,导致开发时间延长。  ·不能修改或很难修改。  基于 SoC 的设计方法  片上系统 (SoC) 架构提供了一种不同的设计方法,即在微控制器所处的芯片上集成或仿真大部分外设。如果设备大规模生产的话,ASIC 的成本通常较低。不过,如果考虑到可编程性和灵活性的话,SOC 则更加适用。此类设计的方框图如下所示:  我们可以看到,由于大多数外设组件都集成到了 SOC,板上组件数量立即减少了很多。此外,该新型设计方法还具有以下优势:  ·组件数量的减少同时可大幅缩短设计周期。  ·由于可通过软件在芯片中仿真硬件,因此可根据需要方便地对设计进行修改。  ·外设数量的减少可降低不同外界来源对板所造成的噪声影响。  ·因为 SoC 的某些特性在不需要时可以关闭,电源管理因而得以简化。  上述优势适用于任何嵌入式产品设计,而对医疗设备设计人员来说更有独特的优势。例如,医疗设备应用代码非常复杂,工程师有时很难顺利编写。但最难的是创建一个让所有组件均无缝协作的架构,因其必须要解决每个组件使用什么接口、I/O 是否够用以及如何通过不同接口的多路复用支持多个组件工作等各种问题。  利用 SoC 的可再配置性,管理接口的工作得以简化,不需要再手动编写设备驱动程序、API 和代码,而是可以选择最佳配置设置,编写尽可能少的代码,确保组件相互协作。这种方法还可使开发人员通过改变 SOC 的配置启用或禁用某些特性来发布同一产品的不同版本,以满足不同价位的需要。产品的销售定价既可以提升也可以降低,价格的提升可以通过增加特性来实现。这种发挥可再配置性的方法缩短了开发时间,节约了成本,而更重要的是这种方法能使公司推出满足不同细分市场需求的产品。利用这种设计方法还可缩短设备验证和测试的时间。此外,采用基于 SOC 的设计方法也有助于公司符合 FDA 的规定,因为确保具体的一款 SOC 在今后五年内保持量产状态比确保大量的外部组件要容易得多。下列图 5 显示的是采用可再配置架构的医疗设备示意图,该产品采用了包含可编程数字和模拟模块的赛普拉斯可编程片上系统 (PSoC)。  可编程 SoC 架构还可让设计人员灵活地实时更改相关功能,根据相应应用和具体的工作环境改善电源管理和抗噪性。但这种方法有一个潜在的局限性,就是针对具体设计 (取决于应用数量和组件的可用性)而言,SOC 在实际使用中可能比低成本微控制器搭配外设组件时的成本要高一些。不过,考虑到用单一器件替代众多不同器件的优势,如设计的简化、可靠性的提高、总拥有成本的降低等,基于 SOC 的设计方法对许多医疗应用来说仍不失为一种令人信服的选择。

    时间:2018-09-21 关键词: SoC 方法 医疗设备

  • 利用高性能模拟器件简化便携式医疗设备设计———利用高性能模拟器件简化便携式医疗设

    利用高性能模拟器件简化便携式医疗设备设计———利用高性能模拟器件简化便携式医疗设

      目前,医疗电器 OEM厂商正在开发技术含量更高的、用于治疗和监控常见疾病的个人保健设备。这些产品价格合理,极大提高了医疗保健质量。MCU在家用血压计、肺活量计、脉搏血氧计及心率监测器等便携式医疗设备中起着重要作用。大多数此类产品中的实际生理信号是模拟信号,在测量、监控或显示前需要进行放大、过滤等处理。   将高性能模拟外设嵌入超低功耗 MCU 中,不仅可以实现便携式医疗电子设备的片上系统化,而且还可延长电池使用寿命。本文将介绍简化便携式电池供电医疗设备的模拟前端设计的多种方法,如将运算放大器、ADC、DAC等高性能外设与低功耗MCU结合使用。MCU 具有数字滤波、处理功能,还可以显示血压、肺活量、心率及血氧含量等生理数据。将上述外设与 MCU 结合使用,不仅可以实现上述全部功能,而且还可通过关闭外设使其进入待机模式(电流消耗仅为几mA)来满足功耗要求。  MSP430FG4619就是一个很好的例子,其16 位RISC CPU不仅能提供所需的信号处理能力,而且还具有超低的工作电流,使电池在此类应用中的寿命可达数年之久。该 MCU 集成了运算放大器、12位多通道ADC及双 12 位 DAC等外设,是模拟信号处理电路的一部分。除嵌入高性能模拟外设之外,该器件还具有 120KB的片上闪存及通用串行通信接口(USCI)。 以下为集成模拟外设实现医疗产品单芯片解决方案的具体介绍。  血压计  图1为血压计功能结构图。该应用通常使用桥式压力变送器作为传感器,与充气式袖袋相连。变送器可通过端口引脚激活,由于仅在压力测量时被激活,所以可以显著节省电能。传感器的mV级输出与压力成正比。此信号在数字化之前需要放大,然后由ADC进行测量。放大后的信号可检测科罗特科夫 (Korotkoff) 音并确定心脏收缩及舒张压读数。MCU中的3个运算放大器能够出色地完成这项工作。几个放大器共同组成的高增益差动放大器功能块可消除应用中的共模噪声。使用 3 个放大器的差动放大器功能块如图 2 所示。放大后的信号从内部输入至 12 位ADC。器件中的DMA外设可以进行高效的数据处理,能够快速执行Korotkoff音检测算法,并滤掉影响测量结果的噪声。16位CPU以较低的MIPS处理能力处理上述算法。该器件还集成了带有稳压充电泵的 160 段的 LCD驱动器,以提供稳定对比度,从而进一步完善了该单芯片解决方案。MCU中的120KB 低功耗闪存可以在现场进行软件升级,由于闪存具有系统内可编程性,所以可以当作数据记录器。器件中的USCI串行端口可以与PC 或 PDA 通信,以下载记录的数据。由于 MCU 具有超低功耗架构,在血压测量模式下,该解决方案的工作电流低于 3mA。在空闲模式下,该器件正常工作并显示实时时钟的电流消耗不足 3mA。  图1 血压计功能结构图  MCU 中PWM 输出控制的直流电马达对袖袋进行充/放气。这是该血压计唯一用到 6V 电源驱动马达的地方。如果不能满足电源需求,整个血压计可以用一节 3V 锂离子钮扣电池供电。不过,目前只有少数马达可以靠这种高阻抗钮扣电池驱动,所以,此例可以使用4节普通低成本AAA碱性电池及低压降稳压器 (LDO) 为MCU提供 3.3V电源。假设每天测量两次血压,这些电池可以使用两年。MCU可以长期工作在活动显示计时模式,原因是该模式的电流消耗非常小。另外,用户查看存储的血压读数时也不会增加电流消耗。此外,集成的双通道 DAC能够产生相移180°的正弦波,从而可以提高变送器性能。?  肺活量计  肺活量计也称为肺功能测试 (PFT)设备,在医疗诊断中用于测试肺容量。在该应用中,测量参数是一定呼气时间内的气流量,单位为升/分钟。所用传感器是气动变送器,实际上是压差变送器。除了无需充气马达外,该肺活量计与血压计设计类似。3个MCU运算放大器用作测量气流的传感器放大器。肺活量计其他部分的设计比较简单,12 位 ADC的作用是测量气流并与存储的标准化数值进行比较。闪存有助于存储各种标准化数值,使设计适用于各种情况。图 1 可以作为该肺活量计的参考设计(系统所用的变送器比较相似)。请注意,肺活量计无需马达控制。另外,MCU的低功耗特性延长了电池使用时间,其高集成度降低了成本并提高了系统可靠性。 图2 差动放大器  脉搏血氧计及心率监测器  心率监视和脉搏血氧计采用的技术不止一种。本文着重介绍非侵入式光学体积描记技术。此类血氧计采用配有MCU的外部探头,能够显示血氧饱和度及脉搏率。在此应用中,同一个传感器可同时用作心率检测及脉搏血氧测量。该技术提供了估测动脉血氧饱和度和心率的简单而精确的办法。探头置于指尖、耳垂和鼻子等身体不同位置。探头包含两个发光二极管(LED),其中一个发射可见红光(660nm),另一个发射红外线(940nm)(见图 3)。光束通过人体组织到达光电检测器。在通过人体组织时,红血球中的血色素会吸收部分光线,吸收量因血氧饱和度的不同而不同。首先,通过测量对两个波长光线的吸收量,MCU能够精确计算出氧化的血色素比例。其次,通过人体组织的光线中含有因心跳造成动脉血量不同而产生的脉冲分量。  图3探头上配有两个LED  必须使用恒流源驱动这两个LED,以确保测量过程中保持稳定的亮度。具有自动增益控制(AGC) 反馈的恒流源可以通过采用内部 DAC及简单MCU算法而获得。MCU能够选择输出血液脉动部分的吸收量,动脉血液、非脉动静脉血液或毛细血管血液以及其它人体组织色素均会吸收光线。最新测量技术降低了测量血氧饱和度时的干扰效应。两个LED周期性打开,红光LED开启,然后红外线LED开启,最后两个都关闭,每秒钟重复几次,这种时分多路复用技术消除了背景噪声的干扰。相位正交复用技术可使红色光及红外线先按相位(而不是时间)分离,随后又组合。这种更先进的技术有可能消除运动或电磁干扰产生的大气干扰,原因是两种LED信号在再组合时相位有差异 。5~20s可 以测出平均血样饱和度,通过连续脉动信号之间的LED周期数能够计算出脉搏率,得出脉搏率平均值大概与得出饱和度平均值的时间近似,这与具体的监控器有关。  MCU根据两种频率光线的吸收比例计算两个参数的比值。MCU 闪存中存储了一系列通过实验得到的血氧饱和值(志愿者在实验中呼吸气体的氧气含量逐渐增加)。MCU将测量到的两种光线波长吸收率的比值与存储值比较,然后以百分比显示血氧饱和度。通常情况下,血氧饱和值在70%~100%之间,低于70%的数据是估测得出的,因为无法获得人体血氧含量低于70%的数据。  基于MSP430FG461x的脉搏血氧计结构图如图4所示。该应用具有完整的模拟前端解决方案,其中包括集成运算放大器、ADC及 DAC。DAC与片上参考电路形成驱动 LED 的恒流源。其中一个运算放大器用作传感器光电二极管的I/V转换器。通过使用DAC输出及 MCU 执行的软件算法来调节LED 亮度,由此实现自动增益控制。ADC将放大后并经过滤波的输出信号进行数字化处理,而MCU中的软件则计算出平均值。至此完成了红光、红外线光源及双方比值的数据采集和计算。该比值与存储的标准数据比较后得到精确的血氧饱和度值。计算出的血氧百分比值显示在LCD上。A/D转换值也含有心率信息,软件在5s左右可以计算出心率平均值,该值也同时显示在 LCD上。另外,MCU的PWM输出驱动压力蜂鸣器,每心跳一下就发出一次短暂蜂鸣。通过这种周期性蜂鸣可以判断传感器位置及信号采集是否正常。  图4 基于MSP430FG461x的脉搏血氧计  结语  在上述便携式医疗应用中,超低功率微控制器MSP430FG461x作为单芯片解决方案,具有多种优势。ADC的高精度很容易满足测量类应用的需求。片上运算放大器及 DAC非常有助于信号调节和自动增益控制。为测量类应用选择了合适 的MCU之后 ,系统设计师下一步就要进行软件开发。由于MCU能够提供片上仿真功能,所以设计人员可以通过JTAG端口进行实时调试。现有多种编译器及调试器可用,且调试器硬件很便宜。调试器硬件需要一个简单的逻辑电平转换器连接至PC并行端口,且无需传统的ICE接口。全功能实时仿真可以在芯片内置硬件上设定断点,因而在调试的同时能够实现全速运行。该器件的高集成度和代码开发方便性显著降低了系统设计成本。调试过程中可以随时刷新闪存中的程序代码,从而极大缩短了开发时间,所以,选择该MCU能够有效缩短产品上市时间。另外,120KB的系统内可编程闪存同时可以作为数据记录器使用。

    时间:2018-07-13 关键词: 器件 嵌入式开发 医疗设备 高性能 医疗

  • Maxim发布业界首款耐辐射安全认证器,可在恶劣环境下有效保护医疗设备数据

    DS28E83 DeepCover IC采用易于集成的方案尺寸,支持医疗外科工具和传感器应用,有效保障患者的安全性 21IC讯 Maxim 宣布推出DS28E83 DeepCoverÒ安全认证器,帮助医疗设备设计者有效保护外科工具的数据,使其不受存储器损坏、灭菌过程中高能γ辐射的影响,同时通过安全工具使用管理及防伪等能力保证工具安全。作为业界首款专为γ射线灭菌设计的安全认证方案,器件可有效增强患者的安全保障,且同时支持基于椭圆曲线数字签名算法 (ECDSA) 和安全散列算法256 (SHA-256)的加密功能。1-WireÒ接口支持简单地集成到设计中。     医疗设备制造商通常利用γ射线或电子束工艺对专用的外科工具或传感器进行消毒。任何工艺中使用的高辐射量都会破坏和损毁电子医疗设备中用于自动识别、校准和数据制造的标准非易失存储器 (NVM)。这可能会威胁到医疗设备数据和患者的安全,而这两者对医疗设备制造商都至关重要。 DS28E83安全认证器集成耐辐射NVM,可防止灭菌期间的数据丢失。凭借这种性能,设备设计者能够实施经济的防护措施,防止非法的重复使用以及售后市场的设备伪造。通过允许使用γ射线或电子束对电子外科仪器进行灭菌,DS28E83可大大增强患者的安全保障。通过行业标准及应用高效的椭圆曲线、公钥加密进行安全认证,可保护患者不受非法的伪造设备或意外重复使用等相关风险的威胁。凭借Maxim的单触点1-Wire接口,该IC很容易集成到客户的设计中,可理想用于医疗外科工具和传感器应用。 主要优势 ·增强患者的安全保障:可靠的NVM能够承受高达75kGy (千戈瑞) 辐射照射,支持γ射线和电子束医疗灭菌 ·设备伪造、滥用、安全漏洞保护: §ECDSA P256非对称安全认证 §SHA-256基于散列的信息验证代码 (HMAC) 对称密钥安全认证 §符合美国国家标准与技术研究院特刊 (NIST SP) 的800-90B标准,可兼容用于ECDSA签名和HMAC操作的真随机数发生器 §提供一个带有可选认证控制的通用输入/输出 (GPIO) 引脚,为安全开关提供选择 §10kb安全存储器,用于密钥、证书和用户数据 §采用唯一的出厂程序、只读序列号,用于工具识别和加密操作 ·易于集成:单触点、1-Wire接口支持用于数据、信号和电源的单路连接,同时针对与仪器接触受限的外科工具,可有效减少设计中的元器件数量 评价 · “在此之前,制造商没有办法选择商用的方法将安全和非易失存储器集成到需要经过γ射线或电子束消毒的产品之中。”Maxim Integrated微处理器与安全产品事业部资深业务经理Nathan Sharp表示:“DS28E83结合这两项重要能力,有助于保护患者免受感染,允许外科工具按照最高标准进行灭菌。此外,安全认证有助于在医疗实践中验证设备的质量,并帮助设备实现最高等级的精密度。” 供货及价格 ·DS28E83的价格为1.22美元 (1000片起,美国离岸价);可通过Maxim网站及特许经销商购买 ·提供DS28E83EVKIT# 评估板,价格为65美元 所有商标权归其所有者所有。

    时间:2018-07-13 关键词: maxim 医疗设备 耐辐射 安全认证器

  • AC-DC医疗电源的选用标准与典型应用方案

    AC-DC医疗电源的选用标准与典型应用方案

    医疗设备产业是关系到人类生命健康的新兴产业,近十余年来,在世界发达国家一直保持着很高的市场年增长率,因而被誉为朝阳产业。随着医疗水平的提高,越来越多先进的医疗设备广泛运用在了各种医疗场合。电源作为医疗设备的重要组成部分,它相对于其他种类的电源产品有更为严苛的要求。本文重点介绍医疗用电源的特殊要求以及金升阳公司高品质医疗用AC-DC产品的技术特性。医疗电源的特殊要求目前,医疗设备大多采用开关电源。随着电子技术的发展,开关电源不仅体积大大缩小,重量减轻,而且能耗大幅降低,并提高了可靠性。使用交流供电的医疗诊断、测量和治疗设备,可能会由于不合适的接地和电绝缘产生漏电流,而使患者以及医疗人员暴露在电击、烧伤、内脏器官损伤和心律不齐等潜在危险之中。鉴于医疗设备的特殊使用环境,医疗电源产品在安全性和可靠性方面有着更为严苛的要求。例如,必须满足IEC60601-1安规的绝缘和漏电流要求,或其相关标准,诸如:EN60601-1、UL60601-1和CSA22.2第601.1 M90标准。表1总结了IEC 60601-1医疗设备的安规要求。表1 IEC60601-1安全标准要求另一方面,医疗设备的电磁辐射和电磁辐射防护是医用电源的一个重要参数标准,涉及到电涌和瞬变电流强度、静电放电(ESD)电平,以及射频干扰(RFI)防护能力。许多医疗应用都涉及RF治疗仪或无创电子手术器械,因此电源必须能抵御干扰,不受影响。合格的医疗电源应符合与EMC相关技术要求相配合的EN60601-1-2标准。不仅如此,医用电源还必须满足IEC61000-4-2(静电防护能力,要求达到3kV)、IEC61000-4-3 (射频辐射防护能力,要求达到3V/m)、IEC61000-4-4 EFT(电压瞬变承受能力,要求达到1kV)、IEC61000-4-5(市电涌流承受能力,要求达到1kV和2kV)、IEC61000-3-2 (市电线路谐波要求)、IEC61000-3-3(电力线闪变要求),以及EN55011(A类产品或B产品辐射限制)等要求。此外,涉及到特定应用场合还有一些特殊要求,例如,系统可能要在急救车上使用,可能会出现电压冲击情况,这种电源至少应符合IEC 68-2-29标准;有些设备是便携设备,可能在直升机上使用,因而会出现随机性振动,此种电源应符合MIL-STD-810E标准。金升阳LD系列产品特性金升阳公司致力于医疗用AC-DC电源的开发,目前拥有LD05,LD10系列产品,产品的原理框图如图1所示。产品在设计过程中始终以高的可靠性为目标,在设计中的每一个环节都体现了这一点。图1 LD系列产品原理框图首先,产品控制芯片的可靠性对产品可靠性起着至关重要的作用。我们的产品选用安森美半导体公司的PWM控制芯片,由于芯片功能十分强大,只需要外接少数元件就能构成完整的开关电源,因此大大简化了产品的设计,从某种意义上讲也大大提高了产品的可靠性。另外,芯片的待机功耗很低,能够提供符合美国能源之星和欧洲蓝天使标准的解决方案,空载状态下同时能达到国际能源机构(IEA)最新建议的要求。芯片的短路保护功能还能通过持续监视反馈线的状况,检测到出现短路的情况,并立即减小输出功率,从而对整个电源及后级电路实现保护。一旦短路情况消失,控制器便恢复正常工作。这一功能也极大提高了产品在异常条件下的可靠性。其次,在模块电源的热设计方面我们也做了很多有益的研究。MTBF是电源可靠性的计量指标,而影响MTBF的最重要因素是部件的温度。因此要提高电源的可靠性,如何保持较低温度至关重要。模拟的方法有助于把一些抽象变得比较直观,因此我们引进了电热模型。所谓电热模拟就是用导热电回路来模拟电子器件的散热回路,用电参数模拟热量的传递。具体地讲,即用电路中的电流来模拟热路中的热量(计算中,常用半导体器件的耗散功率PD来代替热量Q),用电流的流动来表示热流的传递。电压U相当于器件温度到环境温度之温差△T,电阻R相当于热阻Rth。当然,除了模拟的热能传递,在设计及验证过程中,大量的高低温可靠性试验也用来验证、完善产品的热设计。第三,对产品EMC特性的严格要求,保障自身及系统可靠工作。人们对电子产品的EMC越来越关注,世界各国和组织对电子产品的相关限制也做出了相应规定。比较典型的标准包括:美国联邦通信委员会(FCC) 规则及条例第15部分;国际电工委员会中TC77的IEC61000部分;国际无线电干扰特别委员会(CISPR)的CISPR22(信息技术设备);欧盟的EN55022(信息技术设备);中国的 GB9254-1998(信息技术设备)是从CISPR的CISPR22转换而来的。通常,形成电磁干扰的条件有三个:向外发送电磁干扰的源(噪声源)、传递电磁干扰的途径(噪声耦合和辐射)、承受电磁干扰的客体(受扰设备)。因此,抑制电源产品的电磁干扰也要从这三个方面着手。采用以下几个手段来解决产品的EMC问题:1. EMI滤波器的选择选用;2. 输入与输出滤波网络设计的优化;3. 缓冲电路的应用;4. 尽量缩小高频环路面积;5. 优化地线设计;6. 屏蔽的应用。除了在设计中保证的高可靠性,LD系列模块电源产品还具有以下特点:体积小、功率密度高。金升阳的LD系列电源体积很小,其中:LD05系列电源的输出额定功率为5W,全球通用电压输入,体积为50.08*25.4*15.16mm。LD10系列电源的输出额定功率为10W,全球通用电压输入,体积为53*28*19mm,如图2所示。这类小体积电源,为小型医疗设备节省了大量的元器件空间,因而为设备的小型化提供了可能。图2 LD10系列产品外形尺寸安全性能好。该系产品严格按医疗电源的要求设计。在安规设计上,输入和输出之间的距离均达到8mm以上,输入和输出之间耐压达到4000VAC/1min。输入对输出的漏电流也很小,其中LD05系列内部无安规电容设计,使得漏电流几乎为零;LD10系列也仅为100μA以下。LD05、LD10系列电源已通过EN60601医疗认证(证书号分别是:E/CE2995090218023、E/CE3180090723209)和UL60950的安全认证(证书号分别是:E235235-A17-UL-1和E235235-A18-UL-1)。EMC性能好。产品通过了中国第五电子研究所赛宝实验室的全面EMC测试并取得证书。详见表2。表2 产品EMC测试标准及结果完善的应用指南。为使客户更好地使用产品,LD系列产品都提供详尽的典型应用电路,如图3所示(具体参数可参加产品技术手册)。客户可以根据自身的使用需求来选择合适的应用电路。图3 典型应用电路

    时间:2018-07-05 关键词: 电源技术解析 医疗设备 医疗电源 ac-dc

  • 基于高性能模拟器件简化便携式医疗设备原理及设计

    医疗电器OEM厂商正在开发技术含量更高的、用于治疗和监控常见疾病的个人保健设备。这些产品价格合理,极大提高了医疗保健质量。MCU在家用血压计、肺活量计、脉搏血氧计及心率监测器等便携式医疗设备中起着重要作用。大多数此类产品中的实际生理信号是模拟信号,在测量、监控或显示前需要进行放大、过滤等处理。 将高性能模拟外设嵌入超低功耗 MCU 中,不仅可以实现便携式医疗电子设备的片上系统化,而且还可延长电池使用寿命。本文将介绍简化便携式电池供电医疗设备的模拟前端设计的多种方法,如将运算放大器、ADC、DAC等高性能外设与低功耗MCU结合使用。MCU 具有数字滤波、处理功能,还可以显示血压、肺活量、心率及血氧含量等生理数据。将上述外设与 MCU 结合使用,不仅可以实现上述全部功能,而且还可通过关闭外设使其进入待机模式(电流消耗仅为几mA)来满足功耗要求。 MSP430FG4619就是一个很好的例子,其16 位RISC CPU不仅能提供所需的信号处理能力,而且还具有超低的工作电流,使电池在此类应用中的寿命可达数年之久。该 MCU 集成了运算放大器、12位多通道ADC及双 12 位 DAC等外设,是模拟信号处理电路的一部分。除嵌入高性能模拟外设之外,该器件还具有 120KB的片上闪存及通用串行通信接口(USCI)。 以下为集成模拟外设实现医疗产品单芯片解决方案的具体介绍。血压计 图1为血压计功能结构图。该应用通常使用桥式压力变送器作为传感器,与充气式袖袋相连。变送器可通过端口引脚激活,由于仅在压力测量时被激活,所以可以显著节省电能。传感器的mV级输出与压力成正比。此信号在数字化之前需要放大,然后由ADC进行测量。放大后的信号可检测科罗特科夫 (Korotkoff) 音并确定心脏收缩及舒张压读数。MCU中的3个运算放大器能够出色地完成这项工作。几个放大器共同组成的高增益差动放大器功能块可消除应用中的共模噪声。使用 3 个放大器的差动放大器功能块如图 2 所示。放大后的信号从内部输入至 12 位ADC。器件中的DMA外设可以进行高效的数据处理,能够快速执行Korotkoff音检测算法,并滤掉影响测量结果的噪声。16位CPU以较低的MIPS处理能力处理上述算法。该器件还集成了带有稳压充电泵的 160 段的LCD驱动器,以提供稳定对比度,从而进一步完善了该单芯片解决方案。MCU中的120KB 低功耗闪存可以在现场进行软件升级,由于闪存具有系统内可编程性,所以可以当作数据记录器。器件中的USCI串行端口可以与PC 或 PDA 通信,以下载记录的数据。由于 MCU 具有超低功耗架构,在血压测量模式下,该解决方案的工作电流低于 3mA。在空闲模式下,该器件正常工作并显示实时时钟的电流消耗不足 3mA。图1 血压计功能结构图 MCU 中PWM输出控制的直流电马达对袖袋进行充/放气。这是该血压计唯一用到 6V电源驱动马达的地方。如果不能满足电源需求,整个血压计可以用一节 3V 锂离子钮扣电池供电。不过,目前只有少数马达可以靠这种高阻抗钮扣电池驱动,所以,此例可以使用4节普通低成本AAA碱性电池及低压降稳压器 (LDO) 为MCU提供 3.3V电源。假设每天测量两次血压,这些电池可以使用两年。MCU可以长期工作在活动显示计时模式,原因是该模式的电流消耗非常小。另外,用户查看存储的血压读数时也不会增加电流消耗。此外,集成的双通道 DAC能够产生相移180°的正弦波,从而可以提高变送器性能。?肺活量计 肺活量计也称为肺功能测试 (PFT)设备,在医疗诊断中用于测试肺容量。在该应用中,测量参数是一定呼气时间内的气流量,单位为升/分钟。所用传感器是气动变送器,实际上是压差变送器。除了无需充气马达外,该肺活量计与血压计设计类似。3个MCU运算放大器用作测量气流的传感器放大器。肺活量计其他部分的设计比较简单,12 位 ADC的作用是测量气流并与存储的标准化数值进行比较。闪存有助于存储各种标准化数值,使设计适用于各种情况。图 1 可以作为该肺活量计的参考设计(系统所用的变送器比较相似)。请注意,肺活量计无需马达控制。另外,MCU的低功耗特性延长了电池使用时间,其高集成度降低了成本并提高了系统可靠性。 图2 差动放大器脉搏血氧计及心率监测器 心率监视和脉搏血氧计采用的技术不止一种。本文着重介绍非侵入式光学体积描记技术。此类血氧计采用配有MCU的外部探头,能够显示血氧饱和度及脉搏率。在此应用中,同一个传感器可同时用作心率检测及脉搏血氧测量。该技术提供了估测动脉血氧饱和度和心率的简单而精确的办法。探头置于指尖、耳垂和鼻子等身体不同位置。探头包含两个发光二极管(LED),其中一个发射可见红光(660nm),另一个发射红外线(940nm)(见图 3)。光束通过人体组织到达光电检测器。在通过人体组织时,红血球中的血色素会吸收部分光线,吸收量因血氧饱和度的不同而不同。首先,通过测量对两个波长光线的吸收量,MCU能够精确计算出氧化的血色素比例。其次,通过人体组织的光线中含有因心跳造成动脉血量不同而产生的脉冲分量。图3探头上配有两个LED

    时间:2018-06-07 关键词: 器件 原理 医疗设备 高性能

  • 研华科技2018医疗设备设计开发技术研讨会圆满结束

    研华科技2018医疗设备设计开发技术研讨会圆满结束

    长期为医疗行业提供全面系统集成、软硬件、以客户为中心的设计服务和物流支持的研华科技于2018年4月19日在苏州西交利物浦国际会议中心成功举办2018医疗设备设计开发技术研讨会,吸引超过40+专业客户参与本次研讨会互动。 作为解决方案的优质提供商,研华拥有多款符合医疗行业应用特点的嵌入式主板及核心模块,既有基于Intel, AMD的X86平台,也有基于NXP、IT、Qualcomn的ARM平台;同时,研华还提供Windows、Linux、Android等多种操作系统的整合服务。 本次研讨会,研华科技主要围绕“研华在医疗行业应用”的主题,带来“IoT边缘智能服务器”、“WISE-PaaS嵌入式物联网软件平台”、“RISC运算解决方案”、“开放式物联网标准——M2.COM”、“专注垂直市场的工业主板”、“嵌入式单板”、“模块化电脑”、“SQFlash存储模块”等8个展台,展出产品逾30款。来自华东研华的大客户经理王延涛、王远辉、颜志强,以及深圳研华的产品经理林思源,为大家带来翔实的产品介绍及新品应用分析。面对医疗行业的高性能需求及复杂机构、多平台、非正常断电、长期震动等多种可能遇到的困难,研华多款产品形成矩阵,并以独特的客制化团队协助医疗客户快速克服困难、完成行业应用。另外,研华嵌入式软件服务,在工业物联网项目的落地正在同步铺开,软件服务加值也将成为研华在医疗行业解决方案的强大助力。 此外,本次研讨会更邀请到来自台湾研华的客制化医疗设备产品负责人Ken.Chang、昆山研华的资深热设计工程师平丽丹及资深EMC工程师王升,就研华医疗产品客制化常见问题、研华散热方案及医疗设备EMI/EMC设计等方面,带着最新的案例和专业的内容,与现场的来宾进行分享及互动。

    时间:2018-04-25 关键词: 智能化 嵌入式 医疗设备

  • 小功率医疗设备电源应用

    小功率医疗设备电源应用

    随着经济的发展、人口的增长、社会老龄化程度的提高,以及人们保健意识的不断增强,全球医疗器械市场需求持续快速增长,医疗器械行业是当今世界发展最快、贸易往来最活跃的行业之一。 针对快速发展的医疗市场需求,和医疗市场对开关电源需求的不同于普通工业开关电源的特殊性,TDK-Lambda一直很关注于医疗电源的研发和生产,从3W到1500W,都有相应的产品去对应。 很多医疗设备朝着低功耗,小体积的方向发展,甚至需要易于携带和移动,这就要求开关电源也要有更小的体积和更高的效率。 比如智能注射泵,电源需要为整个系统的部件供电,如控制芯片、备用电池、传感器和通讯芯片等等。 根据各个不同系统的要求,AC/DC电源输出15V或18V电压,分别给电池充电电路、步进电机和电压转换芯片供电,通过稳压和电源转换模块转换成12V、5V、3.3V、1.8V电压分别给功放电路、编码器以及CPU进行供电。 注射泵是通过触摸屏与操作者接触,通过输液管与患者接触,因此安全防护等级要求相对普通的工业设备更高,通常需要满足隔离耐压3000VAC,防护等级2个MOOP的要求,但是很多严格要求的场合也会提出要求满足2个MOPP的隔离防护等级。 就此类小功率的医疗设备电源需求,TDK-Lambda推出了CUS30M和CUS60M电源,额定功率为 30W 和 60W,采用I 类或 II 类(双重绝缘)结构且无需外部滤波,符合等级B 传导和辐射 EMI 标准。 CUS30M应用于单通道输液泵 这两款型号采用行业标准 50.8 x 76.2mm (2” x 3”)封装,工作效率高达 90%。30W产品的空载功耗 <0.3W,60W 产品的空载功耗 <0.5W。 CUS60M应用于多通道输液泵 CUS-M系列输入与输出隔离为 4,000Vac(2 个MoPP),输入与地隔离为 2,000Vac(1 个MoPP),输出与地隔离为 1,500Vac(1 x MoPP),适用于 B 级和 BF 级设备。30W 的接触电流最大为 100μA,60W的接触电流最大为 60μA。 CUS60M 应用于监护仪 凭借高效率、高可靠性、小体积,CUS30M及CUS60M可在临床护理、影像系统、生物科学、牙科、家庭护理、测试和测量、广播和工业设备等各种应用中使用。 CUS30M/CUS60M •2” x 3”小型尺寸 •取得医疗安规认证(2xMOPPs) •自然冷却30/60W •低漏电流 •待机功耗小于0.3W(30W型号)

    时间:2018-01-30 关键词: 电源 电源技术解析 医疗设备 ac/dc电源

  • 雅特生科技推出多款符合医疗设备安规标准的全新15W和20W直流/直流电源转换器

    雅特生科技 (Artesyn Embedded Technologies) 宣布推出AEE15W-M 和 AEE20W-M 这两系列全新的15W和20W直流/直流电源转换器,为开发工业产品和医疗设备的OEM厂商提供一个成本较低而又符合严格要求的电源系统解决方案,确保这些必须采用辅助或加强绝缘系统的产品都有相关的认证,符合工业产品和医疗设备的安规标准。 加强绝缘系统是医疗设备必要的关键组件,其额定工作电压为300V(交流),输入与输出隔离电压4200Vrms(交流)。这些全新的直流/直流电源模块符合UL/CSA/EN/IEC 60601-1 医疗设备安规标准(第3版)的规定,可为患者提供双重绝缘保护(2X MOPP)。这系列直流/直流电源模块高度稳定可靠,其平均无故障时间(MTBF)的估算值高达1,000,000小时以上。 AEE15W-M 和 AEE20W-M 系列各款产品都采用小巧的塑料盒封装,大小仅为2x1英寸,效率高达89%,而且输入电压范围极宽,适用于9V至75V(直流)的输入电压,其中包括9V至18V、18V至36V和36V至75V等三个不同的2:1额定输入电压范围。 这两系列电源模块分别有全稳压的单路输出和双路输出的型号,单路输出的型号有5V、12V和15V等输出可供选择,而双路输出的型号则有 +12V/-12V 输出以及 +15V/-15V 输出两款可供选择。这些直流/直流电源模块可在 -40 至 80 摄氏度的温度范围内操作,工作温度高达60摄氏度时,也可提供全功率输出,即使在60摄氏度以上的高温区操作时也可降额输出。此外,这两系列电源模块还有其他特点,例如医疗设备不可或缺的低漏电特性和过压保护,而抗电磁干扰能力则符合 EN55022 A类(Class A)和美国联邦通信委员会(FCC)A级(Level A)的安规标准。

    时间:2017-11-22 关键词: 医疗设备 直流电源转换器

  • 助力救援部门抵御网络攻击:“德国制造”安全解决方案为医疗设备保驾护航

      2017年6月15日,德国慕尼黑、卡尔斯鲁厄和Gackenbach讯—有一则骇人听闻的意外事故:正当球队奋力保级的紧要关头,著名足球运动员不幸发生严重车祸。尽管这名球员发生车祸的消息尚未公诸于众,但医院的IT系统遭遇网络攻击。黑客在搜寻敏感数据时,偶然发现这位足球运动员的姓名和就诊记录。还没有人知道,必须由替补队员代这名球员上场,球队保级形势岌岌可危。比赛门票和体育彩票依然热销,因为公众仍被蒙在鼓里…… 急救医疗电子设备拥有极其强大的功能,但却往往不能有效阻止非法数字访问。在2017年6月12日和13日召开的德国联邦政府数字峰会上,三家德国企业将首次向世人展示旨在为医疗设备保驾护航,防止非法访问其数据的技术解决方案。 事故现场常常需要采取急救措施。初步干预可能需要使用呼吸机。这些设备通常伴随患者左右,从事发地点,到运输途中,再到重症监护室。整个救援过程会产生数据,也需要使用数据,以便尽快为有关方提供必要信息。联网医疗设备和计算机之间进行相互身份识别,可以防止非法访问数据,这个过程被称为机器间身份认证。此外,可以先将所提供的数据加密,再通过移动或固定网络发送。 在数字峰会上,参观者将一睹Fritz Stephan GmbH生产的移动式呼吸机的风采,它得到了威步信息系统公司和英飞凌科技股份公司(FSE代码:IFX / OTCQX代码:IFNNY)提供的德国制造技术的保护。其集成式硬件锚经德国联邦信息安全局(BSI)认证。这台呼吸机证明,不仅可以高效地为关键型医疗设备保驾护航,而且可以利用基于硬件的安全解决方案来改造关键型设备,从而高效地保护个人数据和医疗记录的安全性。 这台设备不久前已经面市,它采用了在德国研发、测试并生产的安全技术。这是医疗领域朝着数字主权迈进的重要里程碑。2016年7月,欧盟将医疗领域分类为要求采取特殊安全措施,以防范日益加剧的网络攻击的关键型基础设施。 关于威步信息系统公司 威步信息系统股份有限公司是一家私营企业,由Oliver Winzenried和Marcellus Buchheit于1989年携手创立,凭借创新安全技术,在国际软件许可市场树立领先地位。威步信息系统公司提供的解决方案涵盖全面,其屡获殊荣的解决方案可以实现独一无二的、已获得国际专利的过程,助力软件提供商和智能设备制造商对数字资产和专门知识加以保护和以许可证形式进行销售,通过PC、PLC、嵌入式系统、移动设备和基于云端的平台等销售其应用。

    时间:2017-06-16 关键词: 德国制造 医疗设备 网络攻击

  • 植入式动作传感器芯片设计方案

    多年来,心律调节器(cardiac pacemaker)、植入性心脏去颤器(ICD,Implantable Cardioverter Defibrillator)、植入式神经刺激器(neurostimulators)等植入式医疗装置成功地延长了心脏病患者的生命、也大幅改善了慢性心绞痛患者的生活质量。 今天,医疗界开始关注并探索如何利用植入式医疗设备为其它慢性病患者进行辅助治疗,例如高血压、癫痫、震颤(tremor)相关病症。内建监控病患活动及姿势感测功能的嵌入式加速度计,对于大多数医疗应用具有重要意义,因为这些应用能够管控植入式装置产生的刺激反应,从而提高治疗效果和病患的生活质量。 直至今日,许多中小企业所研发创新的医疗装置必须克服两大障碍,一个是设计客制化传感器的高昂成本;另一个是取得美国FDA的认证。MIS2DH解决方案是在单一封装内整合一个3轴机械单元及一个整合式电路,并提供客户申请FDA第三级认证所需的各种文件数据: 专属的制造与测试流程,包括补充检查、筛检和制程控制; 生产记录保留10年; 依照医疗标准建立产品变更管理及公告制度; 每批产品装运时均附一张合法性证书(CoC,Certificate of Conformity); 确保超长的使用寿命; MIS2DH加速度计的研发完全符合半导体的医疗应用产品规章 MIS2DH的主要特性: 3轴加速度计; 超小尺寸(2x2x1mm3); 超低功耗(低功耗模式下的最低功耗为2μA); ±2g/±4g/±8g/±16g可选全量程; 8位、10位和12位工作模式; 1Hz-5KHz输出数据速率; FIFO缓冲,可编程中断,最大幅度地降低系统功耗; I2C/SPI数字输出; 1.71-3.6V工作电压 【线路图】   【方案方块图】  

    时间:2017-04-26 关键词: 传感器 植入式 医疗设备

  • 最大化发挥可穿戴医疗设备优势方案

    当然,设备开发者必须满足非常严格的制造要求。可穿戴医疗设备必须外形小巧,能够持续保持连接,并且具有较长的电池续航时间。它们将能在设备内提供更多计算资源。市场竞争日趋复杂且日益激烈,而设备开发者必须在这样的市场中生存下来。为了达到这个目标,设备开发者必须构建快速、灵活、轻巧而又具成本效益的平台(图 1)。 图 1: 软件平台必须覆盖所有非应用程序特定代码。 设备外形 可穿戴医疗设备分为两大类:一次性设备以及可重复使用设备。一次性设备属于相对较新的市场领域,由于这些设备的产品寿命相对较短,因此其发展较为快速。相反,可重复使用设备则要求更长的产品寿命和更高的安全性,以及很高的可靠性系数。 驱动一次性设备发展的模式是薄利高产量。为了实现这个目标,一次性设备必须让资源最有限的处理器提供最多的功能。为了最大程度提高收入,设备开发者通常会针对最终用户群体提供一系列产品,以价格换取功能。为产品的每项功能编写应用程序的做法不太合算。 因此,必须构建一个通用软件环境,既可支持单种应用程序,也能够在各种计算资源之间无缝迁移。此类环境必须能够压缩到最精简的系统,它们通常只提供很少的存储器资源,但能够进行扩展以支持更加丰富的功能。 可重复使用设备市场向设备开发者提出了一系列不同的挑战。设备制造商向市场提供的主要增值是最终客户使用的处理器不再是临时性质的。半导体供应商支持的设备生命周期存在很大差异。医疗行业客户通常不希望产品更换周期达到十年甚至更长。要消除这种冲突,并且维持必要的应用程序代码生命周期以保持盈利,就要设计稳定的编程 API,而不是特定的处理器设备。 连接选项 我们一直都有能力制造出足够小巧、便于佩戴的设备。当前设备与以往设备的区别在于是否能提供全球连接——包括直接连接到互联网或云,或者连接到本地中间设备(可穿戴医疗设备与用户的智能手机配对),再通过中间设备连接到互联网。这种连接可能是间断的(使用无线连接或临时的有线连接),也可能是持续的(使用某一种无线选项)。 有线选项是成本最低的连接方式,但却最不灵活。不过,对于低成本设备而言,它们仍然是可行的解决方案。当通过有线链路连接到可穿戴系统供应商提供的另一部设备时,可以使用极其简单的连接方法,例如 SPI 和 I2C。相反,当连接到通用的计算设备时,则需要使用更为开放的标准,例如 USB。使用过这些不同连接方法的工程师知道,USB 和其他简单连接方法的协议复杂性相差很远。连接选项很可能在设备生命周期内变化,甚至在开发周期内变化。操作环境应该能够最有效地将应用程序层与底层连接方法隔离开。 然而,未来的可穿戴医疗设备的趋势是使用无线连接方式。虽然 USB 是比 SPI 更加复杂的协议,但各种不同的无线连接选项远比 USB 复杂得多,特别是在涉及安全性时。无线连接方法包括近场无线电、蓝牙/BLE、Wi-Fi,以及蜂窝移动网络(图 2)。在这些无线连接方面,技术、协议和选项都在快速变化。更加重要的是,这些系统的成本也会发生变化,虽然在当前看来,这些解决方案似乎过于昂贵,但在今后很可能成为经济实惠的标准,当应用程序层代码可以维持很长的生命周期时。 图 2:无线连接选项丰富多样而又在不断变化。 实时操作系统 (RTOS) 环境具有 SPI 级别接口,当前能够应用于最精简的设备中,并且能够实现向全蜂窝连接的迁移(无论是整个产品系列还是产品生命周期),它们无疑能够让可佩戴医疗设备 OEM 厂商适应可能出现的任何形势。 电源要求 可穿戴医疗设备的电池续航时间显然是一大关键要素。对于人们随身携带或佩戴的任何设备而言,重量始终都是一个倍受关注的指标,而电池又是所有便携式设备中的最笨重部件。最大程度地减少功耗可以延长电池续航时间,但对于整天甚至夜间都要使用设备的用户来说,光做到这一点还远远不够。在大幅降低电源需求的同时,还要最大程度地减小电池尺寸。智能手机等设备采用特定尺寸的电池,由电池提供特定的电量。而这一参数通常是固定不变的,因此只需达到一定的电池充电续航时间,就能满足客户的需求。但可穿戴医疗设备并非如此。当电池充电续航时间确定之后,必须不断地降低功耗,因为每次降低功耗都能进一步减小电池尺寸和重量。 当前的现代处理器提供了一系列有效的节能功能。遗憾的是,这些功能非常复杂,不仅功能之间通常具有很高的相互依赖性,而且其还要依赖与要实施的特定节能模式不相关的系统部件。例如,更改器件时钟频率会影响通信时钟速率,即便通信外围设备没有更改它们的电源状态也是如此。所有这些因素累加起来,也就让应用程序开发人员更加不堪重负,因为他们原本就承担了完成目标应用的重任。能否让电池提供更高的电量,将决定设备在市场上的竞争力。设备开发者面临着双重压力,既要让软件达到或超出应用程序要求,又要兼顾项目的外围设备的尺寸,这样才能在市场上立足。 图 3:功率优化涉及到所有可穿戴设备元器件。 要解决这个问题,就需要在集成了电源管理功能并将其作为环境必不可少的一部分的软件平台上开发应用程序(图 3)。大部分大型通用操作系统都包括一系列非常先进的电源管理功能;但是,这些操作系统在面向便携式医疗设备的处理设备中并不能发挥作用。大部分实时操作系统都提供某种形式的电源管理,最常见的是 Tick 抑制,当没有计划运行的任务时,它将中断内核周期性定时器 Tick,直至下一个定时器事件。可穿戴设备需要其他更为复杂的方法,而这样的方法在 RTOS 中非常罕见。目前只有 Mentor Graphics 的 Nucleus RTOS 可提供对所有器件节能功能的内置支持,包括动态电压频率调整 (DVFS),以及对外围设备之间所有交互的外围设备功率级别的完全控制和对内核操作时钟周期的完全控制(图 4)。 图 4: 结构化电源框架优化开发工作。 尺寸限制 为了适应可穿戴医疗设备的物理外形参数,电子设备能够容纳元器件的空间很小,散热能力也比较有限。散热问题和功耗问题一直都是我们在努力解决的两大问题。由于物理尺寸限制,导致我们通常选择 MCU 片上系统 (SoC) 作为内核处理引擎。虽然这些设备可以容纳很多不同尺寸的外围设备,但由于存储器容量问题,我们无法控制存储器的几何形状。每个应用程序都需要更多存储空间。而小型设备中的存储器,包括易失性和非易失性存储器,更是如此。设备开发者最不希望看到的就是应用程序与 RTOS 争夺资源。正是这个问题妨碍了通用操作系统进入可穿戴医疗设备领域。考虑采用某个 RTOS 时,它必须能够在代码和数据需求方面都压缩到最小,以完美贴合 2K 精简内核,如此就更能够在最为低端的设备领域中经久不衰。这个 RTOS 还必须能够扩展,以运行功能最全面的服务,例如蜂窝移动通信。如果做不到,设备开发者必须尝试支持跨越多个操作系统环境的应用程序。 实施与产品 有些人还记得,在 PC 革命兴起初期,广告商、营销人员和科技杂志关注的焦点是时钟速度、总线大小和其他技术细节。现代设备的唯一判定标准是终端用户体验。有些开发者在工程方面取得了重大突破,让腕带能够运行大量指令,这可能是在同行之间夸耀的资本,但并非决定性的因素。这就迫使设备开发者必须用最少的硬件提供最丰富的功能。无论是最小的存储器、最慢的时钟(设备限制或实际使用),还是体积最小的电池,工程师都能够在设备中(很多情况下是一次性设备)提供神奇的功能。 结论 当今的市场需要更为复杂多样、物超所值而又先进的底层硬件,要在这样的市场上生存下来,应用程序必须在功能强大且非常灵活的平台上运行。这种平台必须非常精简,同时还能够优化特定硬件特性。这种平台不再完全取决于处理架构或外围设备集合,还要取决于它为开发者提供的编程环境。满足这些条件的标准平台,例如 Windows、Android、iOS、Linux 等操作系统,超出了最低硬件要求的底限。一旦超出这些底限,则无法满足可穿戴医疗设备在价格、电源和物理限制方面的要求。因此,我们需要具有高适应性和可扩展性的 RTOS 环境,用以取代裸机系统,满足对功能全面的低端操作系统的需求。

    时间:2017-04-21 关键词: 服务 可穿戴 医疗设备

  • 医疗设备初创公司Moximed完成5000万美元C轮融资,研发治疗膝关节炎的植入器

        近日,医疗设备初创公司Moximed宣布获得了5000万美元C轮融资。此轮融资由新的投资者Advent Life Sciences和Future Fund领投,公司现有投资机构NEA、Morgenthaler Ventures、Gilde Healthcare、GBS Venture Partners和Vertex Healthcare也参与了此轮融资。此外,公司还宣布Advent Life Sciences的合伙人Shahzad Malik博士以及GBS Venture Partners的管理合伙人Brigitte Smith将加入Moximed的董事会。 Moximed成立于2006年,主要研发膝骨关节炎(knee osteoarthritis)治疗性植入设备。目前公司已经获得总融资近1.5亿美元,并拥有20多项美国专利及120多个正在申请及已获得的全球专利。     膝骨关节炎是关节炎最常见的一种形式,其发生多半与覆盖关节表面的软组织磨损有关。软组织磨损后,关节骨头相互摩擦,会引起剧烈的疼痛、绞锁和运动功能丧失。根据美国2017年疾病控制和预防中心(CDC)的报告,膝骨关节炎在美国影响了5400万成年人,也就是说,每4个成年人中就可能有1个人患有膝骨关节炎。 研究表明,引起膝骨关节炎的原因有年龄增长、运动损伤、过度使用、肥胖引起的关节负重过大以及遗传因素等。目前,对于膝骨关节炎有传统保守治疗和关节置换手术等方法。尽管手术可以有效减少关节压力,但通常会造成关节结构的永久性改变,为未来的进一步治疗造成障碍。     (Atlas系统示意图,图片来源:Atlas官网) Moximed研发的Atlas系统是一种减荷器,采用先进的生物材料设计,可以减轻30磅(约13.5kg)的关节负荷,这种减荷已在临床试验中被证明对关节恢复有益。和其他医疗器械不同的是,Atlas系统可被植入在膝关节旁边,吸收过多的关节负荷,而并不会将负荷转移到关节的其他部位。同时,该系统的植入不需要进行骨切除或骨去除,手术操作简单,并允许医生在手术过程中通过视觉确认该装置的功能是否正常。 Advent Life Sciences的合伙人Shahzad Malik说:“35岁到65岁之间的患者是膝骨关节炎患者数增长最快的群体,而他们往往太年轻,不适合进行传统的关节置换手术,因而需要寻找有效治疗骨关节炎的新方法。我们很高兴能够和Moximed一起,为解决这一患者需求贡献力量。”     目前,Atlas系统已在欧洲获得CE标识认证。而Moximed也正在为Atlas系统进行临床招募,希望尽快获得FDA的审批。 “这次融资十分及时,我们计划于本月完成FDA关键研究的主要临床终点随访,” Moximed的CEO Kevin Sidow博士说,“我们期待这次融资能够推动Atlas系统顺利通过FDA审批,并在美国进行早期商业化推广。骨关节炎的患者需求很大,我们希望Moximed能带给他们新的治疗选择,让他们重获健康积极的生活方式!”

    时间:2017-03-29 关键词: 医疗设备 moximed 膝关节炎植入器

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