Программа Сервисный Центр
0

Fujitsu Laboratories, imec Holst Centre разработали беспроводной приемопередатчик для медицинских устройств


Беспроводные приемопередатчики диапазона 400 МГц, отвечающие требованиям международных стандартов, могут применяться в медицинских приложениях для контроля жизненно важных показателей пациентов, а также в отраслях сельского хозяйства и животноводства, в системах мониторинга общественной инфраструктуры и окружающей среды

Компания Fujitsu Laboratories в сотрудничестве с исследовательским центром Imec Holst Centre разработала схему беспроводного приемопередатчика для использования в технологии мониторинга тела Body Area Network и медицинских приложениях, отвечающую международным стандартам для диапазона 400 МГц.

Как известно, очень важные для медицинских приложений системы беспроводного мониторинга мозговых волн и других жизненно важных показателей в прошлом требовали десятков милливатт электрической энергии. Теперь, благодаря оптимизации архитектур и схем, Fujitsu Laboratories в сотрудничестве с исследовательским центром imec Holst Centre удалось сниить энергопотребление беспроводного интерфейсного приемопередатчика до 1.6 мВт в режиме приема, и до 1.8 мВт в режиме передачи.

Эта технология позволит увеличить в 10 раз срок службы батарей в обычных системах с датчиками для мониторинга состояния пациента, что, в свою очередь, сокращает частоту замены или подзарядки батареек и повышает эффективность работы врачей.

На основе этих совместных исследований в области технологий беспроводных приемопередатчиков, Fujitsu Laboratories в дальнейшем планирует применить такие беспроводные приемопередатчики для немедицинских целей, например, для контроля общественной инфраструктуры и окружающей среды.

В области медицины и здравоохранения технология BAN привлекла внимание потенциальной возможностью применения в устройствах сбора информации о жизненных показателях пациента посредством сети беспроводных датчиков, расположенных на теле пациента (Рисунок 1). Для различных датчиков, составляющих сеть BAN, требуется источник питания, и чтобы сделать систему удобной как для пациента, так и для медицинского персонала, существует острая необходимость в увеличении срока службы источника питания и минимизации частоты замены элементов питания или их подзарядки.

Fujitsu Laboratories, imec Holst Centre разработали беспроводной приемопередатчик для медицинских устройств
Рисунок 1.Типовая топология сети Body Area Network: EEG – электроэнцефалограмма, ECG – электрокардиограмма, SPO2 – насыщение артериальной крови кислородом, пульсоксиметрия.

Технологическая задача

Каждый узел датчика в сети BAN снабжен беспроводным приемопередатчиком, который потребляет наибольшую мощность, поэтому для продления срока службы батареи, необходимо снизить его энергопотребление. Основная задача состояла в разработке миниатюрного беспроводного приемопередатчика с низким энергопотреблением, который поддерживал бы различные скорости обмена данными, как требует медицинские системы, без введения каких-либо новых схем и узлов.

Ключевые особенности новой технологии

Этот исследовательский проект предусматривает совместимость со спецификацией диапазона 400 МГц IEEE 802.15.6, международного стандарта для сетей BAN, и поддерживает два независимых режима работы:

  • высокоскоростной режим работы (4.5 Мбит/с)  для передачи мозговых волн, изображений и других медицинский данных;
     
  • низкоскоростной режим (11.7 Кбит/с) с низким энергопотреблением, который может использоваться, когда беспроводные датчики находятся в режиме ожидания.

Можно отметить два ключевых момента представленной технологии (Рисунок 2).

Fujitsu Laboratories, imec Holst Centre разработали беспроводной приемопередатчик для медицинских устройств
Рисунок 2.Архитектура беспроводного приемопередатчика.

1. Приемопередатчик полностью с цифровым управлением.

Упрощение архитектуры схемы приемопередатчика, насколько это возможно, привело к снижению энергопотребления. Цифровое управление приемопередатчиком подразумевает использование некоторой программируемой структуры, которая может изменять характеристики схемы с целью поддержки различных типов фазовой и частотной модуляции в соответствии с международными стандартами BAN. Приемник состоит из малошумящего усилителя, смесителя, фильтра нижних частот и АЦП, и использует способ прямого преобразования, подразумевающий выделение исходного сигнала непосредственно из входного сигнала. Использование этого способа наряду с минимизацией энергопотребления составляющих схем позволило значительно снизить общую потребляемую мощность. При выборе высокоскоростного режима работы (5.4 Мбит/с) цифровой схемой управления оптимизируются частотные характеристики фильтра нижних частот и АЦП. В низкоскоростном режиме работы с низким энергопотреблением чувствительность малошумящего усилителя снижается (и снижается потребляемая мощность усилителя), однако это компенсируется цифровыми процессами.

2. Технология цифровой высокоскоростной трехкомпонентной модуляции

Использование передающего смесителя в передатчике позволяет упростить реализацию высокоскоростного режима, но смесители и их схемы управления, как известно, потребляют значительную мощность. Сочетание трех следующих методов привело к снижению энергопотребления в режиме передачи:

  • Вместо передающего смесителя в передатчике используется схема трехкомпонентной цифровой модуляции, в которой на вход узла ФАПЧ (PLL), генерирующего радиосигнал с помощью цифровой схемы, подаются низкочастотный и высокочастотный сигналы, и, далее, сформированный сигнал поступает на усилитель мощности;
     
  • Для реализации высокоскоростного режима, используя цифровую трехкомпонентную модуляцию, была разработана схема на двух параметрических диодах (варакторах). В высокоскоростном режиме увеличивается диапазон изменения емкости варактора ГУН (VCO), на вход которого подается высокочастотный модулированный сигнал;
     
  • Для низкоскоростного режима была разработана специальная технология, позволяющая снизить энергопотребление схемы модуляции ГУН на 90% при сохранении полной ее работоспособности.

Благодаря этой технологии приемопередатчики поддерживают и низкоскоростной, и высокоскоростной режим работы, при котором скорость обмена данными в 300 раз выше, но максимальное энергопотребление не превышает 1.6 мВт в режиме приема и 1.8 мВт в режиме передачи.

Подобные беспроводные приемопередатчики найдут применение не только в области здравоохранения и систем мониторинга здоровья пациентов, но и в интерфейсных схемах управления медицинскими приборами.

imec.be

Также рекомендуем:

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Декабрь 2016    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Декабрь 2016 (1)
Ноябрь 2016 (42)
Октябрь 2016 (34)
Сентябрь 2016 (38)
Август 2016 (34)
Июль 2016 (36)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"