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嵌入式开发:利用医疗嵌入式应用的紧急机遇和挑战

更新时间: 2021-11-30 11:29:33来源: 粤嵌教育浏览量:1704

  近年来,对医疗服务的需求,以及因此对所有能够提供医疗服务的设备的需求,一直呈指数级增长,对于医疗器械制造商和嵌入式开发人员来说,这都是一个好消息。


  从历史上看,医疗器械都是笨重的机器,必要时可以将患者运送到这些机器上,根据需要,一些机器可以在医院内转动,这些是唯一的选择。如今,便携式仪器成为人们关注的焦点,现代电子技术使便携式设备比以往任何时候都更加可行。


  有趣的是,考虑一个“典型”的医疗仪器,以便专注于软件挑战。一个可能的例子可能是由患者携带并监测其生命体征的便携式设备。定期将重要数据发送给医生。它发出警报,并在出现问题时自动呼叫帮助,患者可以随时查看自己的读数。


  设计中的关键优先事项是可移植性和成本,当然还有功能性。此设备给嵌入式开发人员带来的挑战/要求非常广泛:


  1.高效的工具。生成的代码必须是最佳的小而快,并且这些工具应该能够使开发顺利进行。


  2.实时能力。设备很可能需要具备实时功能。实时操作系统可能很有用,而较小的代码大小是优先考虑的。


  3.无线网络。需要上传信息的便携式设备需要某种形式的无线网络。在医院里,一种短距离的技术,比如蓝牙,可能就可以满足需要。蓝牙的低能耗变体也有助于节省电池寿命。在其他情况下,Wi-Fi可能是最佳选择,尽管这更耗电。例如,医疗护理人员可能需要使用4G或5G手机才能使仪器具有高度便携性。




  4.电源管理。电池寿命对于任何便携式设备来说都是一个巨大的挑战。充电需要持续多长时间取决于设备的使用模式,但通常目标是醒着一天(比如18小时)。虽然硬件设计有助于电源管理,但它本质上定义了最佳功耗;剩下的则是软件。嵌入式开发人员考虑功耗设计软件是一个大课题,但关键因素是:


  从设计过程开始考虑电源。


  仔细分析设备的使用案例。小的调整可以对能源使用产生很大的影响。


  使用带有电源管理框架的RTOS。操作系统最适合实现电源管理,让应用程序代码开发人员专注于他们的工作。


  5.用户界面。大多数设备都有某种形式的图形用户界面。医疗设备UI的设计至关重要,并且在很大程度上取决于使用它的用户。患者使用的设备需要一个相当简单和直接的UI,并谨慎地避免错误。此外,还必须考虑用户视力受损的可能性。医疗专业人员使用的设备可能具有更复杂的UI,因为它很可能提供更详细的信息。但是,用户可能会感到压力或过度疲劳的可能性不容忽视。


  6.认证。证明大多数医疗器械需要FDA等的认证。这可能是一个昂贵且耗时的过程。要记住的几点:


  选择具有认证医疗应用中使用记录的RTO。


  由于认证需要整个应用程序(包括操作系统)的源代码,因此RTOS源代码必须可用且具有高质量。


  认证成本受代码大小的显著影响。具有细粒度可扩展性的小型RTO显然是一个优势。


  如果设备使用多核SoC实现,混合临界设计策略可能是有益的,因为这导致只需要认证安全临界子系统。


  随着医疗保健在全世界被视为危机,嵌入式开发人员有机会成为“英雄”,真正改变生活。

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