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可编程FPGA将深入发展医疗电子设备的开发应用

2020年03月31日 11:33 次阅读

(文章来源:FlappyBird)

早在智慧医疗、IoT物联网整合热潮发展之前,在医疗设备、生理监控等电子装置中,早已导入FPGA(Field-programmable gate array)核心组件进行设备的功能设计,一方面因为FPGA具备高效能、超低功耗(Ultra low-power)与开发设计弹性外,也适合特殊行业应用的客制系统整合设计需求,在过去30多年医疗设备业者多数也使用FPGA进行产品设计与整合。

加上医疗产业的系统效能与稳定性要求相对高许多,FPGA的可程序化开发功能不但可以因应系统功能扩展需求,也能提供相对稳定、高效的作业表现,常见以FPGA进行整合的医疗设备应用如呼吸辅助设备、心跳去颤器、内视镜设备、计算机断层扫描设备、核磁共振扫描设备、超音波设备、病人生理监控设备等,都有使用SoC的FPGA组件所整合的设备产品。

以FPGA的系统组件特性,相较目前常见的SoC芯片说,FPGA的组件特性更适合用来开发医疗用IoT应用,不仅是目前常见医疗电子设备已广泛实行FPGA进行产品整合的先行优势外,FPGA本身可以搭配可程序化组件加速设备开发,同时又能提供设备持续维护、优化的设计弹性,加上FPGA本身的高可靠度表现,可降低医疗设备开发过程的风险,同时也能针对不同国家、地区的医疗设备管制法规进行设备微调加速审查验证时程。

可编程FPGA将深入发展医疗电子设备的开发应用

运用高效能运算核心与可程序化应用功能,医疗设备的终端功能可以利用高可靠度的系统设计透过FPGA的逻辑组件进行开发整合,加上新型FPGA高度整合多元系统组件,也能进一步简化电路载板的设计复杂度,让核心功能可以直接透过可程序化功能进行布署,而不用动辄为了系统功能优化动辄修改电子电路,简化开发流程与时间,尤其医疗用途的高度精准、高效率、高稳定要求应用可运用FPGA的逻辑组件进行功能布署,反而非关安全与稳定性要求的子系统可透过软件程序进行布署,进一步增强运用FPGA设计的医疗设备运行可靠度。

而在因应医疗设备智能化与联网应用整合趋势下,医疗设备智能化与联网要求也可透过进阶FPGA组件进行整合,由于FPGA本身即具备低功耗设计条件,加上整合网通应用、进阶芯片的SoC产品,也能加速医疗用IoT产品的开发周期,而FPGA的高整合度特性,可将大量逻辑组件、软件应用整合于芯片中,大幅缩小电路载板面积,也能有效缩小医疗设备的设计体积,进一步发展更小的医疗智能装置、甚至是可穿戴式(wearable device)的小型医疗智能装置,让智能医疗终端的体积更小、功能更智能化、亦可整合智能联网应用,开发低侵入性的医疗设备、加快患者的恢复速度。

尤其是早期医疗设备通常以单一功能、特定应用目标进行开发,设备体积庞大,甚至需占据一间诊疗室进行设备布署,例如早期医疗检测设备就相当程度占用有限的医疗环境空间,加上设备本身联网能力有限、医疗检测信息无法顺畅在不同设备间交换,往往产生更复杂的使用流程,增加医疗程序的人工处理负荷。

新一代的智慧医疗整合方向为透过进阶电子与演算科技,不仅可以提升医疗检测设备的监控数据精确度,数字化的诊疗数据透过通讯协议进行传输,不仅提升了设备检测信息互通的使用便利性,运用电子科技高度整合多元检测应用,也能进一步缩小设备的占位空间,让可以腾出更多宝贵医疗场域空间、进而提升患者的服务数量或医疗质量。
     (责任编辑:fqj)

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