病院の患者ケア

開発中の患者ケア アプリケーションで、IEC 60601 認証を効率的に取得可能

Design challenges of wearable healthcare and patient monitors
コネクテッド (ネットワーク接続型) とリモートの各患者ケア製品で、設計要件を満たすと同時に、IEC (国際電気標準会議) 60601-1 の絶縁要件に適合することができます。TI のマイコン、リアルタイム プロセッサ、パワー マネージメント、シグナル チェーンの各製品を使用して次世代の医療機器を設計すると、開発に関する TI の専門知識と詳細なサポートを活用できます。

病院向け患者ケア製品を設計する場合の TI 製品の利点

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開発時に各種安全要件に適合

メディカル モニタで医療用アラームを生成する場合、IEC 60601-1-8 規格に対応する、TI の包括的な製品ラインアップを参照できます。

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信頼性の高いシステム動作を実現

開発中の設計で高い動作電圧と高い信頼性を実現すると、機器の寿命を延長し、メディカル データを保護することができます。

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バイオセンシング アナログ フロント エンドのニーズに合わせたスケール化 (拡大縮小) が可能

ECG (心電計)、PPG (光電式容積脈波)、EEG (脳波計)、ICG (インドシアニン グリーン血管造影) に適した、スタンドアロンとマルチモーダルの各アナログ シグナル チェーン全体を設計できます。

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バッテリの保護機能を強化

多様な入力電源や充電トポロジに対応できる、電力密度の高い TI のバッテリ管理 IC を使用すると、マルチバッテリ バックアップを実現し、ソリューション サイズを小型化することができます。

病院向けの高度な患者ケア製品の設計と開発が可能

メディカル モニタで IEC 60601-1-8 の安全規格に準拠

多くの場合、患者の生命を維持するために、医療機器の適切な機能を活用する必要が生じます。医療機器は、国際電気標準会議 (IEC) などの標準化機構が定義した、安全性性能に関する基本的な要件に準拠する必要があります。たいていの場合、是正行動を実施できるように、視覚と聴覚の両方に訴えるアラームを生成する機能は、医療機器の重要な要件になります。

マルチパラメータ メディカル モニタ、新生児向けの保温器と保育器、麻酔薬供給システム、透析装置 (ダイアライザ)、点滴ポンプ、呼吸器 (ベンチレータ)、手術用機器はいずれも、アラーム機能を必要とする医療機器の例です。

ブログ
医療用アラーム設計の明確化、第 1 部:IEC60601-1-8 規格の要件
IEC60601-1-8 認証を取得するための要件を含め、さまざまな種類の医療用アラームと、メディカル モニタ アプリケーションで使用する一般的な用語をご覧ください。
ブログ
医療用アラーム設計の明確化、第 2 部:設計の入力情報と既存の手法
医療用アラーム システムを設計する際の入力情報と既存の実装方法の詳細を、ブロック図の例も含めてご覧ください。
アプリケーション概要
Demystifying Medical Alarm Designs With Smart DACs
このアプリケーション ノートをご覧になると、規制要件を詳細に理解できます。また、GPI (汎用入力) によってトリガされる構成可能な内蔵波形を活用し、スマート DAC である DAC53701 を使用してアラームを実装するシンプルな方法を説明しています。
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医療用アラームのトーン生成機能 に関する主な製品
DAC53701 アクティブ Hi-Z (ハイ インピーダンス) 対応、EEPROM と波形ジェネレータとコンパレータと GPIO 搭載、10 ビット、1 チャネル、低消費電力、電圧出力、スマート DAC
TPA6211A1 アクティブ 3.1W、モノラル、アナログ入力 Class-AB オーディオ・アンプ
MSPM0L1304 アクティブ 16KB フラッシュと 2KB SRAM と 12 ビット ADC とコンパレータと OPA (トランスインピーダンス アンプ) 搭載、32MHz Arm®Cortex®-M0+ マイコン

IEC 60601-1-2 に準拠した絶縁を実現し、信頼性の高いシステム動作に貢献

IEC 60601-1-2 規格では、デジタル アイソレータの医療機器認証を取得しようとする際に、いくつかの重要な距離を評価する必要があります。特に、沿面距離、空間距離、絶縁幅が該当します。TI の各種製品は高い動作電圧と高い信頼性を実現しており、寿命の長い機器を設計仕様とする場合に役立ちます。IEC 60601-1-2 (医療用電気機器向けの安全規格) に準拠しているため、データと電力の絶縁に関する安全性も向上します。

ビデオ
絶縁型バイアス電源の採用でサイズの課題に対処
絶縁型電源システムの大きさと信頼性に関する課題が増している中で、設計者は統合型バイアス電源ソリューションを検討する必要があります。TI のビデオで詳細をご覧ください。 
アプリケーション・ノート
Topology Selection for Isolated Power Supplies in Patient Monitor (Rev. A)
このアプリケーション レポートでは、絶縁型電源とデータに関するさまざまなトポロジについて説明します。絶縁型の電力とデータに関連する設計上の重要な課題と、適切な電源アーキテクチャについて詳細に説明します。
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高電圧と信頼性 に関する主な製品
ISO7741 アクティブ 信頼性の高い EMC 特性、クワッドチャネル、3/1、強化絶縁型デジタル・アイソレータ
UCC14240-Q1 アクティブ 車載対応、2.0W、24Vin、25Vout、高密度、3kVRMS 超過、絶縁型 DC/DC モジュール
ISOUSB211 アクティブ USB のロースピード、ハイスピード、フルスピードに対応する、電磁波の小さい絶縁型 USB リピータ

PPG、ECG、EEG、ICG に適した統合型 AFE IC

TI のバイオセンシング アナログ フロント エンド (AFE) は、心電計 (ECG)、光電式容積脈波 (PPG)、脳波計 (EEG)、インドシアニン グリーン血管造影 (ICG) に適した、スタンドアロンとマルチモードの各アナログ シグナル チェーン全体を取り揃えています。ウェアラブルとマルチモーダル センシングのニーズに対応できるように、TI は PPG、ECG、ICG のすべてのシグナル チェーンを 1 つのデバイスに統合しました。TI のアナログ フロント エンドは、アナログ シグナル コンディショニングや複数チャネルの A/D 変換に対応すると同時に、センサと産業用の設計でスケーラビリティと最大のフレキシビリティを実現するのに役立つ設計を採用しています。 

Analog Design Journal
Improving battery life in wearable patient monitors and medical patches
バッテリ動作期間を延長しようとする場合、電源アーキテクチャが重要な役割を果たします。この記事をご覧になると、ウェアラブル メディカル モニタと医療用パッチのバッテリ動作期間を延長するための複数の方法を参照できます
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ブログ
コード接続が不要:次世代のワイヤレス メディカル モニタを製作可能
TI の AFE チップと BLE (Bluetooth Low Energy) チップを使用してリモート メディカル パッチを設計する方法をご覧ください。
ビデオ
心電計 (ECG) フロント エンド回路を設計するための主な検討事項
このビデオでは、心電計 (ECG) アプリケーションに適したフロント エンド回路の設計、右脚駆動 (人間の右足に取り付ける電極向け)、リードオフ検出 (リード端子や電極が患者から外れていることを検出) の各方式について説明します。 
バイオセンシング アナログ フロント エンド に関する主な製品
ADS1298R アクティブ ECG 向け、呼吸インピーダンス測定機能を統合した 24 ビット 8 チャネル・フロント・エンド
AFE4960P アクティブ 呼吸検出機能と心拍検出機能内蔵、ECG (心電計) と PPG (脈波) 向けの 2 チャネル AFE (アナログ フロント エンド)
AFE4432 アクティブ ウェアラブル、光学的バイオセンサ向け、FIFO 搭載、超小型、超低消費電力、高い SNR、統合型 AFE

複数のバッテリを管理し、スケーラブルなバッテリ バックアップを製作可能

TI のバッテリ管理テクノロジーを採用すると、医療用アプリケーションで、電力密度の向上や、バッテリ全体とシステム全体の保護を実現できます。

利点:

  • 安全性の確保が重要となるアプリケーションで、入力と出力の過電圧と低電圧と電流不足に対処する保護機能。
  • マルチバッテリ ケミストリー (リチウムイオン、ニッケル水素、鉛酸、スーパーキャパシタ) とマルチセル構成 (1 ~ 6 セル) をサポート。
  • メイン電源の障害が発生した場合でも、バックアップ電源へのシームレスな移行が可能。
  • 負荷共有と調整可能な出力電圧に関するオプションを取り揃えた、フレキシブルでスケーラブルなバッテリ バックアップ ソリューションを実現するためのマルチバッテリ パック ソリューション。
アプリケーション・ノート
Autonomous Smart Battery Guide
設計コストの削減と開発期間の短縮に役立つ、TI の自律型バッテリ管理システム ソリューションの詳細をご確認ください。
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Analog Design Journal
Multibattery management in medical ultrasound systems (Rev. B)
病院の集中治療室にいる患者は、継続的な電力供給を必須とする機器を使用し、一定の方法でモニタリングを行う必要があります。 
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ビデオ・シリーズ
バッテリ管理に関するオンデマンドの詳細なテクニカル トレーニング
このテクニカル トレーニングは、バッテリ動作システムの電源に携わる設計エンジニアを想定して制作しました。トレーニングの行動を完了できるように、各トレーニングに対応するリソースと設計ツールが公開済みです。

統合型のオープン ソース開発プラットフォームを活用すると、複数のプロジェクトにまたがったコードの再利用が可能

TI のプロセッサ ファミリ全体は、容易にプログラム (設定) 可能なハードウェア アクセラレータを搭載しています。そのため、高性能のコンピュータ ビジョン、センサ フュージョン、AI (人工知能) 処理能力を活用し、開発中の設計で最大限の成果を達成することができます。TI のエッジ AI エコシステムは、開発期間の短縮に役立ちます。Python、TensorFlow Lite、Open Neural Network Exchange Runtime、Tensor Virtual Machine、GStreamer、Docker、ロボット オペレーティング システムのどれを使用して設計を行う場合でも、このエコシステムを通じて、実製品の開発に対応したソリューションや業界のエキスパートにオンラインでアクセスできるからです。 

アプリケーション・ノート
PRU-ICSS Feature Comparison (Rev. G)
このアプリケーション レポートでは、TI のさまざまなプロセッサで利用可能な PRU サブシステムの相互間に機能のどのような違いがあるかを記載しています。
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ビデオ
ADC をマイクロプロセッサと Sitara MPU および MCU に直接接続
このデモ ビデオでは、TI の ADC-PHI-PRU-EVM アダプタを使用して、Sitara MPU と高精度 ADC を接続する方法について説明します。システムの FPGA を不要にすると、分散型マルチセンサ アナログ入力を分析する際に BOM (部品表) コストとボード面積を節減できます。
ビデオ・シリーズ
次の処理を実行:エッジ AI 技術のトピック
Process this (次の処理を実行) シリーズのアーカイブ済み Web セミナーをご覧になると、TI のエッジ AI テクノロジーを確認できます。
統合型プロセッサ テクノロジー に関する主な製品
AM4378 アクティブ Sitara プロセッサ:Arm Cortex-A9、PRU-ICSS、3D グラフィックス
AM2431 アクティブ 産業用通信機能とセキュリティ機能搭載、最大 800MHz、Arm® Cortex®-R5F ベースのマイコン
AM62A7 アクティブ 1 ~ 2 台のカメラに対応する RGB-IR ISP (画像信号処理) 機能を搭載し、2TOPS (1TOPS は毎秒 1 兆回の処理) に達するビジョン SoC で、低消費電力システム、ビデオ監視

設計と開発に役立つリソース

設計ツール
カスタマイズ済みの電源とアクティブ フィルタ回路を製作可能

WEBENCH® Circuit Designer を使用すると、開発中のシステム要件に基づいて、カスタマイズ済みの電源とアクティブ フィルタ回路を製作できます。この環境では、エンド ツー エンド (自己完結型) の選定、設計、シミュレーション機能が利用できるため、設計プロセスの全フェーズを通じて時間を節減できます。

設計に役立つ TI の以下の各種ツールをご活用ください。

 

シミュレーション・ツール
TI Design / シミュレーション・ツール向け PSpice®
PSpice® for TI は、各種アナログ回路の機能評価に役立つ、設計とシミュレーション向けの環境です。設計とシミュレーションに適したこのフル機能スイートは、Cadence® のアナログ分析エンジンを使用しています。PSpice for TI は無償で使用でき、アナログや電源に関する TI の製品ラインアップを対象とする、業界でも有数の大規模なモデル・ライブラリが付属しているほか、選択された一部のアナログ動作モデルも利用できます。

設計とシミュレーション向けの環境である PSpice for TI (...)
リファレンス・デザイン
スケーラブルなマルチパック・スマート・バッテリ・チャージャのリファレンス・デザイン
一般的に、100W 時 (Wh) を上回るリチウム・バッテリを機内持ち込み手荷物として持ち運ぶことは許可されていません。この規則に対する例外扱いは航空会社の裁量であり、事前の承認を必要とします。このリファレンス・デザインは、最大 100Wh のデュアル・スマート・バッテリ・パック向けスマート高効率チャージャのデザインであり、並列構成を採用した 1S ~ 5S (1 ~ 5 個の直列) のリチウムイオン (Li-ion) バッテリという実装を採用しています。

病院の患者ケア 関連の各種リファレンス・デザイン

セレクションツールを使用すると、お客様のアプリケーションやパラメータに最適なリファレンス・デザインをご覧いただけます。

技術リソース

アプリケーション概要
アプリケーション概要
MSPM0-Based Medical Alarm Design
このアプリケーション レポートが取り扱う設計は、TI の MSPM0G150x マイコンを使用して、プライマリ アラーム、バックアップ アラーム、視覚的アラームを含めた医療用アラーム システムを取り扱うマイコン ベースの包括的な実装を提示します。
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アプリケーション概要
アプリケーション概要
Hardware-Based Smart DAC Medical Alarm Design (Rev. A)
このアプリケーション概要では、10 ビットのスマート D/A コンバータ (DAC) である DAC53701 を採用し、IEC60601-1-8 に対応する医療用アラームの設計について詳細に説明するほか、プライマリ アラーム準拠のテスト データを公開します。
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アプリケーション・ノート
アプリケーション・ノート
IEC60601-1-2 Compliant Dig. Iso Design W/ 16-kV Contact Discharge ESD Protection
医療用最終製品は多くの場合、過渡的なスパイク、雷、他の高電圧事象から保護する必要があります。絶縁と ESD の保護要件を満たす方法については、TI のアプリケーション概要をご覧ください。
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