Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2011 05 апр

Универсальный биомедицинский сигнальный процессор со сверхнизким энергопотреблением

На международной конференции International Solid-State Circuit Conference (ISSCC2011) научно-исследовательские центры imec, Holst Centre и компания NXP представили CoolBioTM, универсальный биомедицинский сигнальный процессор со сверхнизким энергопотреблением, отвечающий требованиям нательных (wearable) биомедицинских сенсорных систем будущего. Энергопотребление биомедицинского сигнального процессора составляет всего 13 пкДж/цикл даже при выполнении сложного алгоритма, такого как ЭКГ (электрокардиограмма), при частоте 1 МГц и рабочем напряжении 0,4 В. Эта микросхема, программируемая на языке C, способна масштабироваться по производительности (диапазон тактовых частот от 1 до 100 МГц) и напряжению — от 0,4 до 1,2 В.

Интеллектуальные сети, состоящие из беспроводных датчиков, которые размещены на теле пациента (BAN, body area networks) и постоянно контролируют параметры деятельности жизненно важных органов — сердца, мышц и мозга — могут стать ключом к созданию более удобных, экономически эффективных и сберегающих время систем медицинского наблюдения. Благодаря этим сетям можно будет вести мониторинг здоровья пациента в домашних условиях, когда он занимается привычными делами.

Основной задачей при разработке сетей BAN является снижение общего энергопотребления до такого уровня, который позволил бы обеспечить питание системы за счет преобразования энергии окружающей среды (технология energy harvesting) или от микроаккумулятора, способного работать несколько месяцев.

Микросхема CoolBio позволяет кардинально сократить энергопотребление беспроводных датчиков в сетях BAN. Благодаря локальной обработке и сжатию данных в узле сети BAN, сокращается объем данных, передаваемых по беспроводному каналу, а следовательно, энергозатраты; кроме того, удается уменьшить число артефактов, вызванных движением, и добавить функции интеллектуальной диагностики.

Разработку гибкого процессорного решения со сверхнизким энергопотреблением для сетей BAN научно-исследовательские центры imec, Holst Centre и компания NXP начали с серийно выпускаемого компанией NXP ядра узкополосного цифрового сигнального процессора CoolFluxTM с низким энергопотреблением. Архитектура и принципиальная схема решения адаптированы к работе при напряжении, близком к пороговому значению (0,4 В), и при низких тактовых частотах. Было выделено максимальное число диапазонов напряжений питания, тактовой частоты и объема памяти, чтобы гарантировать высокую энергоэффективность работы во всех режимах — от дежурного до наиболее производительного (100 МГц). В результате удалось снизить энергопотребление при низких рабочих частотах и одновременно сохранить возможность высокопроизводительной многоканальной обработки биомедицинских сигналов.

Все, кто желает опробовать процессор CoolBio или создать собственный биопроцессор — производители медицинских приборов, полупроводниковых устройств, а также фирмы-разработчики, не имеющие собственных производственных мощностей, — могут использовать опыт центра imec, присоединившись к исследованиям (в рамках программы HUMAN++) по обработке данных при сверхнизком энергопотреблении в сетях BAN.