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医疗电子设备革新:用户定制、高性能、低功耗
2010-9-25    点击次数:1233

 

    医疗应用嵌入式系统开发人员正利用新型处理器和新技术来满足客户对用户定制标准平台、高速性能、更快的装配时间、安静地运行和节省空间的需求。

 

    随着医疗成本不断上升,以及快速进行医疗诊断的需求,嵌入式医疗应用系统开发人员正在着手解决一系列问题——从基于标准平台的用户定制到高速性能,以及从缩短装配时间到节省空间。

 

    尽管来自英特尔等公司的嵌入式处理器是一个产品的灵魂和心脏,但以其为核心所搭建的系统也同样重要。

 

    Elma Bustronic公司的市场营销总监Justin Moll,已经在第一时间洞察到了客户当前的需求。Elma Bustronic 是一家生产基于用户定制和标准系统平台及背板的供应商,推出了一系列基于Advanced TCA、CompactPCI/2.16,MicroTCA、VME、VME64x、VXI、VPX和VXS架构的背板。

 

    “在公司所有的部门里,我们都能看到了大量的用户定制设计和定制产品。我们全部五个部门都有一个共同点,那就是我们都融入了模块化设计的理念。我们有拥有多个基础平台,人们可以此为出发点,但它们都是十分非常灵活的设计,并且对我们来讲,很容易将它们定制为某个特定的配置。这样做可以节省客户的时间、精力和金钱…通过缩短加工过程、减少定制等等。客户了解到基础的平台已经过全面测试和现场验证,几乎可以轻松地通过裁翦方案来满足其需要,” Moll表示。

 

医疗诊断:高性能

 

    Moll指出,特别是在医疗应用领域,尽管经济因素影响了一些较大的背板和基于系统的业务,但仍有很多新的、令人感兴趣的设计不断涌现。“举例来说,”Moll说,“这些系统普遍要求更高速的性能,用于满足数据采集、成像和处理器密集型计算的要求。这些功能的执行速度越快越好。例如,像MRI(核磁共振)机或大型扫描设备,很显然它们都是非常昂贵的机器,病人排长队等待检查,并且这需要花费医院人员大量的宝贵时间来操作这些设备。如果能加快机器完成扫描的时间,这将为医院大幅全面降成本和创造巨大的价值,并且病人的检查过程也变得没有那么繁琐。此外,如果扫描时可能会要用到放射性的涂料,那会希望接触放射性涂料的时间越短越好。因此,能将扫描时间综短一半的系统,将产生巨大而积极影响。”

 

    同样,美国瑞传科技公司公司产品销售主管Frank Shen也指出,对医疗成像存在更高性能的需求。瑞传科技公司(American Portwell Technology)的产品包括单板电机、嵌入式电脑、专业计算机平台、机架式电脑、通讯设备以及人机界面。

 

    “这的确由显示技术推动的,因为分辨率变得越来越高... 响应时间必须加快,特别是在各种医疗成像配准场合。医疗成像需要更高的显示分辨率。作为一家嵌入式解决方案供应商,特别是嵌入式视频方案,视频的性能必须赶上其它市场上的医疗应用外围设备,如超声或CT及用于数字式X光成像的检查的其它扫描成像处理。事实上,如今有些数字式X光成像检查现在规定了图像的最低分辨率,”他解释道。

 

    除了大型扫描设备之外,还有小型医疗设备和医疗仪器,其要求电子装配和组合。“在许多应用中有很多定制要求并采用我们的模块化设计,对我们来讲,实现客户需要的不同配置是件很轻松的事,” Moll进一步表示。

 

装配时间长:必须缩短

 

    医疗设备的另一个趋势是,要求存在通过设计节省装配时间的要求。举个例子——表面贴装LED其可装配到PCB上,用于医疗设备。Elma Bustronic公司开发出了可以通过波峰焊接机而不会受损的高温LED。“因为不需要针对LED的单独焊接组装流程,从而节省了很多时间,” Moll解释。 “在外壳方面,我们可以打造一款挤压铝模设计,只要用到少数几个元器件和几个螺丝钉。这种挤压方式同时也便于插入和放置不同的机箱组件、条带(tapped strip)、EMC触点/垫圈以及螺栓/方螺母。同样,这意味着可以缩短仪器外壳和其它医疗设备外壳的装配时间。装配时间是一个隐性的成本。可能会有人能提供一个简单、廉价的金属板解决方案,但如果你的组装时间和不定成本大大增加,那你就根本省不下什么钱。”他说。

 

节省空间

 

  空间是无处不在的额外费用,因而许多厂商把眼光投向了可以节省空间的设计。

 

    对于American Portwell公司而言,超紧凑是这场竞赛的名称。“越小越好,这也同样意味着节省成本,” Shen表示。 “然而在我们开始关注不同的形状因子(form factor)之前,市场趋势是:不同的形状因子来自不同标准(如纳米ITX主板、Pico - ITX板以及其它标准)”。

 

    “这是一个非常灵活的设计,我们可以对这个挤压设计进行任何尺寸的裁剪,可以实现一系列非常精确的尺寸和配置用于这一模块化外壳,同时定制部件数量最少。基于Eurocard(一个印刷电路板的欧洲标准格式)的外壳以1U递增,所以你的容量是1U、2U、3U或4U高,等等。然而,Type 35型的尺寸可以精确到毫米,提供一款量身定做且没有沉重的定制成本负担的解决方案,“Moll指出。

 

低功耗需求

 

据Shen表示,医疗电子市场的其它趋势包括:

 

    降低功耗。低功耗设计不仅是出于对环境的考虑,而且还降低了运营成本。省电意味着节省能源,也就相当于是省金钱。这在American Portwell所涉及的领域全面发生,而医疗算是其中之一。为此,该公司推出了一款基于英特尔Atom处理器的低功耗产品。

 

  • 更低成本的基于英特尔架构嵌入式计算解决方案。英特尔,与基于RISC传统架构相比,仍有相对高的成本,从微处理器成本的角度来看。

 

  • LiPPERT Embedded Computers公司也推出了一系列基于英特尔处理器的嵌入式计算机模块和系统。

 

  • 安静地工作。在医疗环境中,用户和患者不希望有太多噪音。无风扇或无声是必须的。通常,一个功能强大的CPU会要求有一个强大的散热设备,如风扇和散热片,但通过采用当前的低功耗技术,这些散热片以及风扇所产生的噪音都将消失。幸运的是,Shen 表示,客户愿意为更先进的技术买单,所以这不是问题。

 

  • 质量管理体系。医疗应用采用的标准比任何其它行业都要高,所以医疗领域要满足不同等级的ISO标准。另一个原因是,医疗仪器必须符合FDA的要求。此外,American Portwell公司通过了ISO 13485认证。ISO 13485是一个专门针对医疗公司的质量管理体系。

 

  医疗市场中非常精通质量标准的其它系统供应商包括Advantech公司,这是一家提供电子产品的供应商,产品为密封单元,包括含热和声学属性,旨在提供电磁干扰控制、延长使用寿命、认证,以及遵守严格的规则和法规,如UL60601 – 1、EN60601 - 1以及ISO 13485认证。

 

  • 支持更长的产品周期。医疗行业要求对产品有超长的服务支持周期,这就是为何要产品有长寿命,Shen解释,客户要求产品至少具有5至7年的使用寿命。

 

  • 安全。Shen指出,将嵌入式计算机/计算更多地用于医疗领域是一种趋势。为了做到这一点,将硬件和软件结合形成一个虚拟化解决方案,支持不同的操作系统运行在一个单处理器硬件平台。为了安全,他表示American Portwell公司和LynuxWorks公司展开合作,以推出更加安全的虚拟化包,同时使得其能够满足医疗领域内的安全要求。

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