マルチパラメーター患者モニターと心電図 (ECG)

Create safe and secure monitors with precise multi-parameter
measurements and a responsive HMI

概要

マルチパラメーター患者モニターは、病院や臨床現場の集中治療室、ICU、および救急救命室など、患者のベッドサイドで使用されます。これらの機器は、ECG や EEG などの連続変数、体温や血圧などのサンプリング変数を収集してレポートします。この種の患者モニターは、情報を表示するだけでなく、危険な状態をスタッフに警告したり、放射線データを収集/配布できるほか、さまざまな生命維持装置を監視できます。

信頼性、高解像度ディスプレイ、精度、電力管理、およびセキュリティは、このような患者モニターの必須要件の一部に過ぎません。複数のバイオテレメトリ ソースを瞬時に取得、統合、フィルタリング、そして分析する優れた処理能力が必要です。その上、警告状態の通知、データ表示、ネットワーク経由でデータを送信/照合する必要があります。

現代の臨床現場で活躍するマルチパラメーター患者モニターは、画期的なシステムオンチップをベースとしており、メトリック アナログ モジュールへ接続 (有線/無線) され、フラッシュ ストレージと USB を備え、1 つまたは複数の高解像度ローカル ディスプレイをサポートします。患者モニターはバッテリまたは壁面のコンセントを使用して動作していますが、将来的にはネットワークに接続されて、解析/格納用にセキュア データをハイブリッド/プライベート クラウドへ送信できるようになります。


デザイン例

ここでは、インターネットに接続されたスマートな高性能低電力患者モニターを構築するための概要ブロック図を示します。ワットあたりの性能や BOM コスト要件に応じて最適に構成されたファブリックを備えたデュアルコア/クワッドコアの Zynq UltraScale+ MPSoC を利用しています。ローエンドのモニター システムを構築する場合は、アーキテクチャ要件に応じて Zynq-7000 デバイスの利用も可能です。

マルチプロセッシング Arm A53 システムは非常に高性能であり、ASSP デバイスに勝るとも劣りません。複雑な要件にはハイパーバイザーを使用して、制御プレーン、モニタリング、診断、および解析などさまざまなタスクにゲスト OS バージョンで動作する Linux で対応できます。リアルタイム タスクには、QNX、VxWorks、Micrium、ThreadX などのサポートされている多くのリアルタイム OS を使用できます。

臨床患者モニターに Zynq UltraScale+ ベースのアーキテクチャを採用する主な利点は次のとおりです。

  • リアルタイムで信号処理を実行
  • SoC が提供する TMR 機能による安全対策により、3 つの独立した電源ドメインを使用して低リスクと高信頼性を確保
  • 柔軟でカスタマイズ可能な I/O により、すべてのセンサー タイプに対応
    • シンプルなセンサーとダイレクト アナログ センサー接続機能には、機能強化されたデジタル フィルタリング機能、低レイテンシ センサー モニタリング機能、および FPGA ファブリックへの高速パラレル デジタル インターフェイスを備えている xADC 統合ブロックを利用
  • FPGA ファブリックを使用して最重要イベントをリアルタイムに処理 (プロセッサの待ち時間なし)
  • グラフィックス表示の要件に対応し、同じコンテンツまたは異なるコンテンツを複数のディスプレイにシームレスに表示
  • パワフルなエンベデッド プロセッサを組み合わることで負荷の多いタスクを処理し、必要に応じて FPGA へオフロード可能
資料