智慧医疗领域FPGA的应用优势

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智慧医疗领域FPGA的应用优势

航大物联 2017-08-28 11:25:22 浏览1081
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智慧医疗由物联网、大数据、云计算等众多高新技术作为运作核心,因此任何相关技术方面的突破都将对智慧医疗的发展起到举足轻重的作用,包括FRID等智能感知技术、3G/4G等信息互通技术、云计算等信息处理技术。

以智慧医疗的IoT物联网应用来说,由于医疗设备相较一般消费性电子、工业自动控制、智慧家庭等应用形是而言是相对严肃的应用场合,因为医疗设备稍有故障、误动作可能就会造成医疗失误,甚至危及用户健康与生命,不但设备相关的验证要求标准更高,针对应用需求设置的法规要求也相对严苛。

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。

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。

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。

在医疗设备数字化、智能化与联网应用强化后,使用频次较少的进阶医疗检测设备甚至可以在体积缩小、功能优化后,改实行动化的设备布署,例如,采用可移动式的台车方式整合进阶医疗检测设备功能,如此即可减少医疗设备的使用弹性,高阶医疗检测设备还可在不同病房间移动应用,透过联网整合进行医疗数据传输进一步增加检测效能与服务质量,避免人工处理造成检测过程冗长,提升医护治疗质量。

  对于如呼吸器、自动给剂设备这类自动化设备,FPGA的高度可程序化逻辑布署,也可因应设备应用的实时互动需求进行功能布署,例如,针对患者的生理监控征象进行设备运行条件的改变,如调整呼吸器运行状态或是变更自动投药的剂量等,加上智能医疗已开始尝试导入IoT应用,进一步扩展如病床床边生理监控设备的功能应用,如透过物联网将病人生命征象实时透过基础网络搭配云端技术储存、运算、分析,或是实时远程记录医疗记录,汇整更完整全面的医疗数据,协助医生做出更精确的诊疗判断。

透过IoT应用功能整合,进阶医疗监控设备甚至可以将功能优化、成本降低,发展家用医疗远程监控应用,透过家庭网络基础环境进行医疗用物联网布署,甚至应用无线通信技术达到医疗体征实时、不中断的持续监控,部分复原状态较佳的病患也可提早返家持续监控复原状态。智慧医疗方案商朗锐慧康(www.lrioh.com)认为基于FPGA的开发平台,可以让家庭医疗设备终端达到医疗级的高稳定性表现,同时透过高度整合功能缩小设备体积、制造成本,加上弹性的IoT联网布署整合,透过智慧医疗即享受更方便的远程医疗服务。

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