基于Blackfin DSP的哮喘管理设备

2009年12月18日 09:12    嵌入式公社
关键词: Blackfin , dsp , 管理 , 设备 , 哮喘
位于以色列海法市的KarmelSonix公司推出了用于哮喘管理的医疗设备Wholter和Wheezometer,为全球超过3亿名哮喘患者带来能够更轻松呼吸的福音。哮喘评估可用于确定复杂多变的肺部活动情况,必须及时并且十分准确,以便确保患者得到适当的医疗处理。在过去,只有肺活量仪才能提供这种程度的可靠性,但由于这些设备放在医院或医生办公室中,在家中或送往医院途中的哮喘患者可能因不能及时进行检测而陷入危险境地。

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为使这种关键的患者监护手段从医院走入家庭,KarmelSonix公司选择了ADI公司的高性能Blackfin数字信号处理器(DSP)和ADI公司的其它精密信号处理元器件,确保哮喘患者可以对提示哮喘发作且动态变化的关键指标“喘息率”进行准确、可靠的评估。哮喘患者可使用这些设备进行早期的自我症状评估以便为正确的用药提供依据。KarmelSonix公司指出,ADI公司在医疗保健技术方面已确立领先的地位并积累了信号处理方面的专业经验,在产品设计阶段可以从“整个信号链”的角度进行考虑。正是Blackfin处理器的复杂计算处理能力、集成的RISC控制运算功能、低功耗需求、小尺寸以及紧密集成的外围设备等诸多设计优势使得该公司成为这一技术领域的先锋。

Wheezometer和Wholter均可看成是“无创性声学技术”,能对不同程度哮喘患者提供监测和数据记录以协助医生进行诊断。这两种产品均依靠ADI公司的Blackfin数字信号处理器和其它高性能元器件进行专门的声音信号采集,并使用专有的肺部传感器和先进的信号处理技术来记录声音标志。 这两款产品中的Blackfin处理器采用KarmelSonix公司的专有算法对从附着在患者身上的传感器获得的数据进行分析,并将数据的频谱显示在一个便于观看图形的显示屏上。

高性能的移动性

基于Blackfin BF525的Wheezometer是一种手持式自我评估设备,它从附着在患者身体上的传感器采集数据然后进行存储和处理,并向患者显示“喘息率”水平。Wheezometer设计小组选择了ADI公司的产品来满足该设备的移动性指标:在 250MHz时功耗低至0.26mW/MHz、小体积,更为重要的是,能够提供完整且具有价格竞争力的终端产品解决方案。

然而,移动能力只是设计目标的一部分,医疗技术推动性能标准日益提高,这些设备必须达到严格的医疗器械精度水平。Blackfin处理器高达600MHz的鲁棒性能、集成的单芯片DSP和控制功能以及广泛的外设集,提供了医用级别的性能水平。此外,为使产品保持小体积和优化配置,用于处理大批量数据的各种固件已被植入到BF525的64k SRAM中。

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在设计上,KarmelSonix 利用BF525的接口(包括SPI、SPORT、USB和串行端口)使Wheezometer设备具有丰富的特性和广泛的外设连接能力,另外,为了增强信号链的有效性,该产品还使用ADI公司的AD8608低噪声四路轨到轨I/O运算放大器和ADM708电压监控电路。在Wholter中,除了ADI公司的电压监控和放大器元件之外,还使用了ADI公司的AD7656六通道同步采样双极16位ADC

连续的实时数据采集和信号处理

基于Blackfin BF524处理器的Wholter是一款24小时随身监测设备,可在较长时段内监测哮喘情况。Wholter可连续记录两个PPG (肺部声学)传感器提供的呼吸和心率信息,然后以数字方式把这些数据存储在闪存上,记录时长为24小时。记录周期过后,经过处理的数据会上传到医生的诊断系统。对于无法配合传统呼吸测试的患者(如婴儿和老年人),Blackfin处理器能够快速准确地读取基于传感器的信息,这一点对临床诊断而言特别重要。

借助一体化的开发环境缩短产品上市时间

与所有创新一样,上市时间是产品成功的一个重要因素。一旦选择将处理能力、控制功能和I/O连接集成在一起的Blackfin处理器,开发者就拥有极大的灵活性来设计和实现其产品。而ADI公司的VisualDSP + +®集成开发环境帮助KarmelSonix公司加快了开发速度。ADI公司的评估板允许在硬件投入生产时并行地进行软件代码开发,使KarmelSonix公司极大地优化了内部资源。另外,现成的ADI库加快了软件测试的速度,而且,这些库具有足够的灵活性,可包含在最终设计中。

KarmelSonix仍在继续致力于开发肺部和呼吸道领域的创新且便利的技术,目前,有4个以ADI公司技术为核心的医疗仪器开发项目正在进行中。他们将设计成功归功于Blackfin处理器的性能、连接能力、ADI公司的其它集成信号处理元器件以及一体化开发环境,该环境可显著减少开发时间和工作量。
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