स्वास्थ्य देखभाल और चिकित्सा उपकरण अनुप्रयोगों के लिए चिप समाधान
चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए चिप्स डिजाइन करने के लिए आवश्यक योजना अन्य क्षेत्रों से काफी अलग है, और यहां तक कि सेल्फ-ड्राइविंग कारों जैसे मिशन-महत्वपूर्ण बाजारों से भी बहुत अलग है।हालांकि, चिकित्सा उपकरण के प्रकार के बावजूद, मेडिकल चिप डिजाइन को तीन प्रमुख चुनौतियों का सामना करना पड़ेगा: बिजली की खपत, सुरक्षा और विश्वसनीयता।
स्वास्थ्य देखभाल में उपयोग किए जाने वाले अर्धचालकों के विकास में, डेवलपर्स को सबसे पहले यह सुनिश्चित करना होगा कि चिकित्सा उपकरणों की कम बिजली की खपत हो, इसके लिए प्रत्यारोपण योग्य उपकरणों की आवश्यकताएं अधिक कठोर हैं, क्योंकि ऐसे उपकरणों को शल्य चिकित्सा द्वारा शरीर में रखने और हटाने की आवश्यकता होती है, बिजली की खपत कम होनी चाहिए सामान्य तौर पर, डॉक्टर और मरीज़ चाहते हैं कि प्रत्यारोपित किए जाने वाले चिकित्सा उपकरण बैटरी को हर कुछ वर्षों में बदलने के बजाय 10 से 20 वर्षों तक चल सकें।
अधिकांश गैर-प्रत्यारोपण योग्य चिकित्सा उपकरणों को भी अल्ट्रा-लो-पावर डिज़ाइन की आवश्यकता होती है, क्योंकि ऐसे उपकरण अधिकतर बैटरी चालित होते हैं (जैसे कलाई पर फिटनेस ट्रैकर)।डेवलपर्स को सक्रिय और स्टैंडबाय बिजली की खपत को कम करने के लिए कम-रिसाव प्रक्रियाओं, वोल्टेज डोमेन और स्विचेबल पावर डोमेन जैसी प्रौद्योगिकियों पर विचार करने की आवश्यकता है।
विश्वसनीयता यह संभावना है कि चिप एक निर्दिष्ट अवधि के लिए किसी दिए गए वातावरण (मानव शरीर के अंदर, कलाई पर, आदि) में आवश्यक कार्य अच्छी तरह से करेगा, जो चिकित्सा उपकरण के उपयोग के आधार पर अलग-अलग होगा।अधिकांश विफलताएं विनिर्माण चरण में या जीवन के अंत के करीब होती हैं, और उत्पाद की विशिष्टताओं के आधार पर सटीक कारण अलग-अलग होंगे।उदाहरण के लिए, लैपटॉप या मोबाइल डिवाइस का जीवन काल लगभग 3 वर्ष है।
जीवन के अंत की विफलताएं मुख्य रूप से ट्रांजिस्टर की उम्र बढ़ने और इलेक्ट्रोमाइग्रेशन के कारण होती हैं।बुढ़ापा समय के साथ ट्रांजिस्टर के प्रदर्शन में क्रमिक गिरावट को संदर्भित करता है, जो अंततः पूरे डिवाइस की विफलता का कारण बनता है।इलेक्ट्रोमाइग्रेशन, या वर्तमान घनत्व के कारण परमाणुओं की अवांछित गति, ट्रांजिस्टर के बीच अंतरसंबंध विफलता का एक महत्वपूर्ण कारण है।लाइन के माध्यम से वर्तमान घनत्व जितना अधिक होगा, अल्पावधि में विफलता की संभावना उतनी ही अधिक होगी।
चिकित्सा उपकरणों का उचित संचालन महत्वपूर्ण है, इसलिए डिजाइन चरण की शुरुआत में और पूरी प्रक्रिया के दौरान विश्वसनीयता सुनिश्चित की जानी चाहिए।साथ ही, उत्पादन चरण में परिवर्तनशीलता को कम करना भी आवश्यक है।सिनोप्सिस एक पूर्ण विश्वसनीयता विश्लेषण समाधान प्रदान करता है, जिसे आमतौर पर प्राइमसिम विश्वसनीयता विश्लेषण के रूप में जाना जाता है, जिसमें विद्युत नियम जांच, गलती सिमुलेशन, परिवर्तनशीलता विश्लेषण, इलेक्ट्रोमाइग्रेशन विश्लेषण और ट्रांजिस्टर उम्र बढ़ने का विश्लेषण शामिल है।
चिकित्सा उपकरणों द्वारा एकत्र किए गए गोपनीय चिकित्सा डेटा को सुरक्षित करने की आवश्यकता है ताकि अनधिकृत कर्मी निजी चिकित्सा जानकारी तक नहीं पहुंच सकें।डेवलपर्स को यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि चिकित्सा उपकरण किसी भी प्रकार की छेड़छाड़ के प्रति संवेदनशील नहीं हैं, जैसे कि बेईमान व्यक्तियों द्वारा किसी मरीज को नुकसान पहुंचाने के लिए पेसमेकर को हैक करने की संभावना।न्यू निमोनिया महामारी के कारण, चिकित्सा क्षेत्र रोगियों के संपर्क के जोखिम को कम करने और सुविधा के लिए कनेक्टेड उपकरणों का तेजी से उपयोग कर रहा है।जितने अधिक दूरस्थ कनेक्शन स्थापित होंगे, डेटा उल्लंघनों और अन्य साइबर हमलों की संभावना उतनी ही अधिक होगी।
चिप डिज़ाइन टूल के परिप्रेक्ष्य से, मेडिकल डिवाइस चिप डेवलपर्स अन्य एप्लिकेशन परिदृश्यों में उपयोग किए जाने वाले टूल से अलग नहीं हैं;ईडीए, आईपी कोर और विश्वसनीयता विश्लेषण उपकरण सभी आवश्यक हैं।ये उपकरण डेवलपर्स को बढ़ी हुई विश्वसनीयता के साथ अल्ट्रा-लो पावर चिप डिज़ाइन प्राप्त करने के लिए प्रभावी ढंग से योजना बनाने में मदद करेंगे, जबकि स्थान की कमी और सुरक्षा कारकों को ध्यान में रखेंगे, जो रोगी के स्वास्थ्य, सूचना सुरक्षा और जीवन सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण हैं।
हाल के वर्षों में, नए मुकुट के प्रकोप ने अधिक से अधिक लोगों को चिकित्सा प्रणालियों और चिकित्सा उपकरणों के महत्व का एहसास कराया है।महामारी के दौरान, फेफड़ों की गंभीर चोट वाले रोगियों को सांस लेने में सहायता के लिए वेंटिलेटर का उपयोग किया गया था।वेंटीलेटर सिस्टम महत्वपूर्ण संकेतों की निगरानी के लिए सेमीकंडक्टर सेंसर और प्रोसेसर का उपयोग करते हैं।सेंसर का उपयोग रोगी की प्रति सांस ऑक्सीजन की दर, मात्रा और मात्रा निर्धारित करने और रोगी की जरूरतों के अनुसार ऑक्सीजन स्तर को ठीक से समायोजित करने के लिए किया जाता है।मरीज को सांस लेने में सहायता के लिए प्रोसेसर मोटर की गति को नियंत्रित करता है।
और पोर्टेबल अल्ट्रासाउंड डिवाइस रोगियों में फेफड़ों के घावों जैसे वायरल लक्षणों का पता लगा सकता है और न्यूक्लिक एसिड परीक्षण की प्रतीक्षा किए बिना नए कोरोनोवायरस से जुड़े तीव्र निमोनिया की विशेषताओं की तुरंत पहचान कर सकता है।ऐसे उपकरण पहले अल्ट्रासाउंड जांच के रूप में पीज़ोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल का उपयोग करते थे, जिनकी कीमत आमतौर पर $100,000 से अधिक होती थी।पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल को सेमीकंडक्टर चिप से बदलने पर, डिवाइस की लागत केवल कुछ हजार डॉलर होती है और यह रोगी के आंतरिक शरीर का आसानी से पता लगाने और मूल्यांकन करने की अनुमति देता है।
नया कोरोनोवायरस बढ़ रहा है और अभी तक पूरी तरह से खत्म नहीं हुआ है।सार्वजनिक स्थानों पर बड़ी संख्या में लोगों का तापमान जांचना जरूरी है.वर्तमान थर्मल इमेजिंग कैमरे या गैर-संपर्क माथे इन्फ्रारेड थर्मामीटर ऐसा करने के दो सामान्य तरीके हैं, और ये उपकरण तापमान जैसे डेटा को डिजिटल रीडिंग में परिवर्तित करने के लिए सेंसर और एनालॉग चिप्स जैसे अर्धचालकों पर भी निर्भर करते हैं।
आज की बदलती चुनौतियों का सामना करने के लिए स्वास्थ्य सेवा उद्योग को उन्नत ईडीए उपकरणों की आवश्यकता है।उन्नत ईडीए उपकरण विभिन्न प्रकार के समाधान प्रदान कर सकते हैं, जैसे हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर स्तरों पर वास्तविक समय डेटा प्रोसेसिंग क्षमताओं को लागू करना, सिस्टम एकीकरण (एकल-चिप प्लेटफॉर्म में जितना संभव हो उतने घटकों को एकीकृत करना), और निम्न के प्रभाव का मूल्यांकन करना- ताप अपव्यय और बैटरी जीवन पर पावर डिज़ाइन।सेमीकंडक्टर कई मौजूदा चिकित्सा उपकरणों का एक महत्वपूर्ण घटक हैं, जो परिचालन नियंत्रण, डेटा प्रोसेसिंग और भंडारण, वायरलेस कनेक्टिविटी और पावर प्रबंधन जैसे कार्य प्रदान करते हैं।पारंपरिक चिकित्सा उपकरण अर्धचालकों पर उतने निर्भर नहीं होते हैं, और अर्धचालक लगाने वाले चिकित्सा उपकरण न केवल पारंपरिक चिकित्सा उपकरणों के कार्य करते हैं, बल्कि चिकित्सा उपकरणों के प्रदर्शन में भी सुधार करते हैं और लागत कम करते हैं।
चिकित्सा उपकरण उद्योग तीव्र गति से विकसित हो रहा है, और चिप डेवलपर्स अगली पीढ़ी के इम्प्लांटेबल उपकरणों, अस्पताल चिकित्सा उपकरणों और हेल्थकेयर वियरेबल्स में नवाचार को डिजाइन और जारी रख रहे हैं।
