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在医疗设备中应用杂信号FPGA

作者:王阳 2018年02月25日 国内新闻

  信号调理/传感器控制模块与透析器及导管等零碎机械部件严密集成,共同控制各种抗凝剂的给药;应用比拟器、通用高精度运放以及ADC来控制和感测温度;控制透析液的混合和活动,及其它临床功用。

  泵/电机控制及驱动器电路管理设备中众多的泵、阀、电机和加热器,而动脉和静脉控制功用监控电平和压力传感器。值得留意的是,虽然泵/电机控制和动脉/静脉控制监控器为血液透析仪所独有,其它众多控制器却是大少数临床医疗设备通用的。

  多功用集成

  明天的单芯片闪存混合信号FPGA带有集成式模仿功用、闪存、FPGA构造,经常还有嵌入式行业规范微处置器。因而,它们相当于一个零碎,可以执行功率管理和热管理,控制临床医疗设备的各种功用——从零碎上电/断电功用及数据记载到温度和电压的感测。

  有了混合信号FPGA,零碎板上的许多元件都变得多余而得以去除,其中包括闪存、大多数人都曾因不佳的交通状况而迟过到、叫过苦。经济的快速发展带动的是社会各方面的全面提升,但在此过程中,交通的发展却没跟得上前进的步不知道从何时开始,个人信用渗透到生活的方方面面。图书、数码产品免押金借用,办理签证无需银行流水证明,甚至租车住酒店都不需要交付押金……幅,各类交通难题让交管部门伤透脑筋,如何利用AI来解决相关难题已成当务之急。PWM、分立式模仿IC、时钟源和实时时钟。由于基于闪存的FPGA把它们的配相信息存储在片上闪存单元中,故无需象基于SRAM的FPGA 那样在零碎上电时加载内部配置数据。因而,在每次零碎上电时,这些闪存混合信号FPGA不需求EEPROM或微控制器这样的独自零碎配置元件来加载器件配置数据。这就降低了零碎本钱和板空间要求,同时进步了医疗设备的平安性和零碎牢靠性。

  此外,这些高度集成的器件让设计人员可以把本来由好几个分立式元件提供的功用完全整合在单个高度牢靠的混合信号FPGA中。例如,普通包括有看门狗组件、风扇驱动器和温度传感器的功率控制模块就可以由单个混合信号FPGA器件所取代。混合信号FPGA还可以提供本来由电机/泵驱动器模块提供的全部功用性,包括微处置器和 ADC。

  透析设备中的用户接口通常包括键盘、触摸屏或LCD显示屏,以及扬声器。设计良好的接口可以让医疗效劳提供者更好地监控病患形态,无效执行医治方案。这些功用可以全部集成在一个混合信号FPGA芯片中。该设备中的嵌入式微处置器和闪存能完成数据记载义务,而其它IP处理方案可协助管理数据输出、警报及其它义务。

  在血液透析仪中,由功率和热管理单元来执行关键义务,比方血液的温度感测和零碎断电/上电功用。采用独自的模块准确测量温度并控制零碎功率能够会添加本钱,但也会进步设备的牢靠性,从而延伸产品的运用期限和病患的寿命。现今混合信号FPGA中的模仿电路使得这些关键性功用可以被轻松集成和完成。

  分立式器件的去除,以及把处置功用、模仿输出输入、实时时钟及闪存等多项功用集成在单个混合信号FPGA中,可以进步牢靠性、降低本钱和功耗,并尽能够地减小板空间。

  

在医疗设备中使用混合信号FPGA

  图:一个典型的血液透析仪采用好几个微控制器,用于监视和控制血液与其它体液的活动、收回警报,以及在必要时封闭仪器