Kontrol Donanımı Miniaturized Tıbbi Cihazlar için Yenilikler
Tıbbi Cihazlarda Kontrol Donanımının Evrimi
Tıbbi cihaz geliştirmenin yörüngesi, daha küçük form faktörlerinde daha büyük bir kapasiteye doğru sürekli bir itme tarafından tanımlanmıştır. On yıllardır, limitli faktör tedavi konsepti değildi, ancak cihazı çalıştırmayı gerekli olan donanımlar ve iletişim arabirimleri, örneğin, gerekli batarya paketleri ve devreleri, cilt altında sıkı bir şekilde çalıştırılabilir, veya daha önce taşınabilir yoldaşlar için küçük bir egzersiz için küçük bir egzersiz için küçük bir egzersiz için küçük bir egzersiz için küçük bir cihazda kontrol edilebilir.
Kontrol donanımları bugün, çevre koşulları anlamak için birlikte çalışan karmaşık bir bileşenler ekosistemi, gerçek zamanlı olarak işlem verileri, hassas eylem değerlendirme komutları yürütmek ve dış sistemlerle kablosuz iletişim kurmak gerekir. Bu sistemler aşırı güç verimliliği, güvenilirlik ve çoğu zaman bu alanda önümüzdeki on yıl boyunca güçlü bir temel sağlar.
Core Technologies Enabling Miniaturization
Mikroelectromechanical Systems
Mikroelectromechanical sistemleri, minimize kontrol donanımı için temel bir teknoloji temsil eder.Bu küçük mekanik bileşenler silikon çiplere entegre edilebilir hız, basınç, sıcaklık ve kimyasal kompozisyonu aynı zamanda minyatür hareketleyiciler olarak hareket ederken, MEMS yarı iletkenleri kullanarak, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte kullanılabilir.MEMS baskı sensörleri, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte daha hassas bir şekilde kullanılabilir hale getirirken, MEMS baskı cihazlarının daha hassas bir şekilde kullanılmasını sağlar.
Mikrokontroller ve Sistem-on-Chip Mimarlıklar
Yaklaşık her miniaturized tıbbi cihazın hesaplama çekirdeği, kriptografik operasyonlar için en gelişmiş olan bir mikro kontrol cihazı, tümleşik hafıza ile merkezi bir işlem ünitesini birleştirir, analog-to-dijital dönüştürücüler, güç zamanlama periferik devreleri ve bazen de tek bir çip üzerinde iletişim arayüzleri içerir. Bu konsolidasyon işlemi için üst düzey mikro kontrol cihazı azaltır ve otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik olarak otomatik hale getirir.
Low-Power Electronics ve Enerji Yönetimi
Güç tüketimi muhtemelen mini-enerjiye dayalı tıbbi cihazlar için en kritik kısıtlamadır. Sık sık batarya yedek veya yeniden şarj gerektiren bir cihaz, düşük güç elektroniklerinde son derece verimli DC-DC dönüşümleri sunuyor.Bu gelişmeler çok daha küçük bir pirinçten geliyor, geçiş kayıpları azaltabilecek daha küçük, daha küçük bataryaları tamamen kapatabilecek veya hesaplamalı enerji kaynaklarını elde eden daha iyi bir şekilde büyütülebilir bir şekilde betonlama işlemine olanak sağlıyor.
Esnek ve genişletilebilir Elektronik
Mekanik baskılı devreler, elektriksel sürekliliği korumak için devreleri nereye ve hatta uzatılabilir. Esnek elektronikler bunu kontrol donanımını anatomik yüzeylere uygun hale getirerek değiştirdi. Polyimide ve sıvı kristal polimer substratları, katı elektronik ve yumuşak doku arasındaki devreleri azaltır ve hatta elektriksel sürekliliği korumak için değerlidir.Bu, özellikle de elektrokardiyografi veya elektromisyon gibi algılayıcı sistemleri tanımlamak için değerlidir.
Kablosuz İletişim Teknolojileri
Verilere aktarma ve komut alma yeteneği, 402 ila 405 megahertz'da çalışan Medical İmplant İletişim Servisi grubu, 1356 megahertz'daki en yaygın desteği nedeniyle, kesintisiz kullanım sistemleri için gerekli olan kısa menzilli bir seçenek haline geldi.In implantable applications, Medical Implant İletişim Servisi grubu 402 to 405 megahertz, daha yüksek frekanslı alternatifler için daha iyi doku penetrasyonu sunuyor.
Enerjinin ve Alternatif Güç Kaynağı
Piller en yaygın güç kaynağı kalır, ancak sonlu enerji yoğunluğu, cihaz büyüklüğü ve uzunluğuna bağlı olarak temel sınırlar getirir. Enerji hasat teknolojileri, kalpli veya uzun zaman cihazları gibi mekanik hareketlerden enerji yakalamaya çalışır. Termoelektrik jeneratörleri, vücut ve çevresi arasındaki ısı geçişi, sürekli olarak üretilen cihazlara bağlı olarak mikrowattlar sağlar.
Modern Tıpta Anahtar Uygulamaları
Implantable Cardiyak Cihazları
Kalp ritmi yönetimi, on yıllardır miniaturized tıbbi cihaz teknolojisini ön planda olmuştur. Modern lidersiz hız yapıcılar, büyük bir vitamin kapsülünün tam anlamıyla sığması için bir pakette kendini içeren cihazlardır. Bu cihazlardaki kontrol donanım, hızlayıcı algoritmaları ve transistörleri yönetmek zorundadır.
Giyim edilebilir Sürekli İzlemeler
Sürekli fizyolojik izleme için uygun cihazlar, aktivite sınıflandırması, sıcaklık algılaması ve vücut kompozisyon analizi için gerekli olan kontrol cihazlarının aynı anda birden fazla sensör akışına sahip olması gerekir: fotoplethysmography for heart rate and blood oksijen, accelerometry for activity, temperature algılama ve daha fazla, bioimpedance ölçümleme ölçümleri için, gelişmiş sistem-on-çipli çözümleri özellikle aşınma için tasarlanmış olan yüksek çözünürlükte, mikro kontrol cihazı ile birlikte son dereceleri entegre etmek için tasarlanmıştır.
Insulin Delivery ve Kapalı-Loop Systems
Şekerleme sistemleri ile ilgili insanlar için sürekli şekeri monitörler ve insülin pompalarının kombinasyonu, bazen yapay pankreasyon cihazlarının hedef aralığındaki şekeri korumak için otonom olarak faaliyet göstermektedir.Bu sistemlerdeki kontrol donanım substratı, şekerleme eğilimlerini yorumlayan ve insülin infüzyon oranlarını uygun olarak ayarlayan karmaşık algoritmaları yürütmekte ve sürekli olarak kontrol altına alan son kapalı enerji yönetimi, sürekli olarak bu cihazları destekleyen son kontrol sistemleri ile ilgili olarak daha küçük bir kontrol sistemi kontrol etmek için daha küçük bir kontrol sistemi içeriyor.
Sinirlenme ve Sinir Ağları
Sinir sistemi ile tedavi amaçlı cihazlar, tam zamanlı elektrik pulsları üretebilecek kontrol donanımını gerektirir ve bu tür hassas sistemleri kullanarak elektriksel sinyalleri kontrol edebilir ve elektrotları takip ederken, elektrotları engelleyici ve doku yanıtları ile ilgili diğer tüm kontrolleri otomatik olarak kontrol edebilir.
Tanı ve Görüntüleme Cihazları
Miniaturized control donanımı da daha önce hastane ayarları ile sınırlı olan taşınabilir tanı araçlarına da olanak sağlamıştır.El ultrason ultrason cihazları şimdi tam boyutlu kart tabanlı sistemlerle aynı fazlı kartuşları kullanarak, bu tanılama cihazları için kontrol donanımı, özellikle de test edilen prosesleri ile ilgili olarak, temel-malzeme tepkileri ile ilgili olarak, mikrofloresans kontrol sistemleri, optik algılama yolları ve veri işleme donanımı, el kullanan bilgisayar destekli kartuşları kullanarak, bu teşhis cihazlarının kontrol donanımını kullanarak, basit bir doğrulama ayarlarının sabitlenmeleri için kesin olarak kontrol etmek zorundadır.
Gelişmiş Malzemenin Rolü
Kontrol donanımı, parylene gibi malzemelerden izolasyonda bulunmuyor ve destek veriyor. Ambalaj malzemelerindeki gelişmeler aşırı miktarda eklenmeden vücudun agresif ortamdan hassas kontrolü koruyor. Mikron-thin katmanlarında uygulanan tedavi edilebilir cihazlar için direnç sağlarken, optik donanım ve enkapı kontrol donanımı arasındaki ısıtımı kontrol cihazı arasındaki ısıtımı korumak için ikinci doz kaplamalar da etkili olmaktadır.
Yapay Zeka ve Makine Öğrenmesinin Entegrasyonu
Kontrol donanımın minimizasyonu, makine öğreniminin tıbbi cihaz mikrokontrolörlerine entegre edilmiş olan sürekli kablosuz iletim birimlerinin sınıflandırma, anomali algılama ve tahmin işlemlerinin yalnızca kilo veren, hasta verileri yerel tutmak için gizlilik azalttığı noktaya ulaştı ve bir giyilebilir arrhythmia monitorizasyon sistemi sürekli olarak mikrokontrolörlüğü yerine, normal bir elektrot algılama ve tahmin görevleri kullanarak normal bir mikrobritmete olan sabit bir sistemle ilgili olarak, normal bir mikrobritmetik sistemlere entegre edilmiş bir ağ üzerinden kontrol edilebilir bir şekilde çalıştırılabilir.
Düzenleme ve Güvenlik
Tıbbi cihazlar için kontrol donanımına yenilik, hasta güvenliğine öncelik veren titiz bir düzenleyici çerçeve içinde çalışır. ABD Gıda ve İlaç Yönetimi, Avrupa Tıp Ajansı ve diğer düzenleyici organlar, kontrol donanım ve internet tabanlı verilerle çalışan yazılımların güvenilir, güvenli olmayan cihazlara karşı korumayı önlemeyi önlemeyi önlemeye yönelik olarak hızlandırılmış bir güvenlik testi içerir.
Meydanlar ve Sınırlar
Etkileyici ilerlemeye rağmen, önemli zorluklar kalır. Miniaturized elektroniklerin termal yoğunluğu implant edilebilir cihazlarda problemli hale gelebilir, ısı dağılımı yolları çevreleyen doku ile sınırlıdır. Aktif soğutma, yüksek entegre ASIC'ler için güç bütçelerini güvenli sınırlar içinde tutmak için dikkatli bir şekilde yönetmek gerekir. Battery teknolojisi elektronikte hız tutmaz, aynı zamanda birçok cihazın genel boyutunun kontrol donanıma sahip olması için daha sofistike doğrulama ve geliştirme işlemlerini artırmak için daha karmaşık hale getirir.
Future Outlook
Minik tıbbi cihazlar için kontrol donanımlarının yörüngesi açık: daha küçük, daha yetenekli, daha enerji verimli ve daha akıllı. Birkaç gelişmekte olan teknoloji, kablosuz radyo frekansı ile ilişkili elektromanyetik müdahale sorunlarını ortadan kaldırmak için hazırlanmaktadır.Uzgunda üç boyutlu entegre devreler, cihazın çeşitli katmanlarını hızlı bir şekilde artırmak için işlevsel yoğunluk arttıracaktır. Silikon fotonikler, nano ölçekli cihazlar içinde ve implantatif cihazların içinde optik iletişim olasılığını sunar.
Yarı iletkenler, tıbbi cihaz üreticileri ve akademik araştırma kurumları, talep edilen teknik engelleri aşmak için gerekli olacaktır. Küresel nüfus çağı ve kronik hastalıkların yaygınlığı büyüdükçe, aynı temel amaç doğrultusunda hareket eden, hasta sonuçları, hastanelerin yerine, kişiselleştirilmiş bakım hizmetinin iyileştirilmesi, talep edilen biyolojik sistemler olarak açıklanan kontrol donanım yenilikleri burada, talep edilen teknolojik temelleri sağlayacaktır.
Mevcut tıbbi cihaz miniaturizasyonda ek okuma için, [[Ücretsiz Gıda ve İlaç Yönetimi) düzenleyici ve endüstri güncellemeleri sağlar.(Dönetici için teknik standartlar kullanılabilir)