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控制单元升级如何提升内窥镜系统的精确度

内窥镜系统16 11月 2023
石墨烯晶格的详细视图,展示其六边形的分子结构。
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内窥镜系统在医疗过程中被用于评估、诊断或治疗患者。设计这些系统的医疗公司正在寻找方法,为医疗提供者打造更安全、更可持续的工具。人工智能(AI)、机器人技术和安全性等日益发展的技术是实现这些改进的关键。

随着技术的进步,公司正在探索更多方法来改进其系统。主控单元需要具备高速性能,以支持AI系统所需的增强性能。机器人辅助内窥镜系统是一个不断增长的市场,它们为患者和医务人员提供了降低的风险、提高的精确性和准确性,以及改进的可视化和操作可及性。安全功能有助于确保只有经过认证的软件被安装,以及只有经过认证的工具被连接到系统。

Arrow 可以通过在设计内窥镜系统及支持性能改进功能和机器人控制的控制单元时,提供关于需要考虑的组件和功能的建议,帮助设计师加速其产品开发。利用 Arrow 的工程专业知识和广泛的供应商组合,客户将拥有一个庞大的可信顾问团队,在其产品的开发过程和生产生命周期中随时咨询。

想了解 Arrow 工程师对控制单元如何影响您的内窥镜系统性能的看法吗?

Detailed block diagram illustrating the components of an endoscope control unit system.

系统注意事项

控制单元是一个高度集成的系统,负责管理数据和图像处理、机器人接口、显示器以及其他通信接口。选择合适的组件来集成系统所需的功能,对满足医疗市场的安全和安保标准至关重要。

A detailed view of an electronic circuit board featuring a central microchip surrounded by various components.

控制单元负责管理内窥镜以及与机器人工具之间的通信,同时也是系统的中央计算枢纽。一个微处理器或FPGA将是管理所有接口和图像处理任务的关键组件。选择能够处理来自各类传感器、图像处理单元、通信接口以及机器人的大量数据的合适设备,是打造高效系统的关键。Arrow可以讨论每种方案的优势,以找到这个插座的最佳解决方案。该设备将位于定制计算模块、系统模块(SOM)或工业主板上。系统需求将决定是否需要包含无线连接功能,以支持空中更新和/或追踪功能。

在选择合适的设备时,需要考虑标准显示因素,例如尺寸、分辨率、视角、接口、温度和使用寿命。同时,在为内窥镜系统的控制单元选择显示器时,还需要考虑医疗应用的特殊需求。这些特殊需求包括触控灵敏度、防反射/防眩光能力、抗冲击性能、抗菌处理以及外壳选项。显示单元可能需要支持戴手套操作的电容式触控界面。防反射和防眩光能力可确保从内窥镜本身及系统控制中获得清晰的图像。外壳选项可以防止液体、系统噪声和撞击等相关损害。

控制单元还将需要一个医用级电源。电源的规格会根据系统要求而有所不同。在选择医用级电源时,确保其符合医疗应用的安全和法规要求(例如 IEC 60601-1)非常重要,同时还需要考虑隔离性、效率、输入和输出电压范围以及环境规范等因素,以确保电源满足您的特定应用要求。如果电源与控制单元分开在一个单独的外壳中,还可以选择定制标签。

通过与Arrow工程师沟通,评估哪种电源配置最适合您的系统需求。

在控制单元内,可能需要板对板连接器来连接单元内的各种PCB。外部连接对于确保控制单元与内窥镜系统中其他设备之间的数据和电源连接的可靠性至关重要。所有插入控制单元的电缆和连接器都应考虑任何IP等级要求,以保护系统免受潜在液体的侵害,并符合相关认证要求。在选择连接器时,还需考虑安全性,以确保仅使用经过验证的工具。当需要定制电缆时,Arrow团队可以提供多种选项和供应商。

在内窥镜系统中使用机器人可以为外科医生和患者带来显著的益处,不仅可以提高手术的准确性和安全性,还能使更复杂和精细的手术得以实施。在设计用于医疗应用的机器人时,需要考虑多个电气组件。其中一些组件包括电机、传感器、控制系统、电源管理、通信接口和安全功能。总体而言,医疗机器人使用的电气组件必须经过精心选择和集成,以确保机器人安全、可靠,并能够以高精度和高准确性完成其预期功能。Arrow可以帮助在将人工智能功能集成至机器人控制系统时导航可用工具,并努力确保机器人的界面与控制单元兼容。

最后,可能还需要遵循诸如 FIPS 140-2 等安全标准以及未来的更新版本,以确保产品符合安全和认证标准。在规划无线升级和现场可编程更新,甚至是插入工具和插槽时,必须考虑安全性。无线连接、USB、以太网端口以及其他可访问接口在确定系统所需的安全功能时,都需要被纳入考量。

功能

  • 安全与安保增强
  • 提高准确性
  • 可靠的互连
  • 人工智能(AI)
  • 机器人技术
  • 风险降低

培训/资源

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微控制器、微处理器和FPGA
英飞凌 (Infineon) 32位微控制器 - XMC7000
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数据手册
英特尔 (Intel) FPGA - Arria® V ST   数据手册
微芯科技 (Microchip) FPGA - PolarFire
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NXP 四核微处理器 - i.MX8
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工业计算机系统
Boundary Devices
系统模块 - Nitrogen8M
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Digi International 系统模块 - ConnectCore
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IEI
工业主板 - IMB-H110
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Kontron 工业主板 - K3841-Q
  数据表
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显示器
ELO Touch触摸屏显示器 
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Tianma触摸面板 
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电源供应
Advanced Energy/Excelsys AC/DC 模块 Arrow 链接
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Artesyn DC/DC 模块   数据表
Delta AC/DC 电源供应   数据表
CUI AC/DC 电源供应   数据表
Murata AC/DC 电源供应 Arrow 链接 数据表
TDK AC/DC 电源供应 Arrow 链接 数据表
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摄像头图像传感器
AMS-OSRAM CMOS 图像传感器 - NanEye
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Omnivision 图像处理单元 - OVMed
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互连
Amphenol 线材外壳 – Minitek Power
  数据表
Harting 电缆组件 - ix Industrial
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Molex 可定制连接器 - MediSpec
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Samtec 边缘卡 - MEC6-RA
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TE Connectivity
M.2 连接器卡边缘
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```
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安全微控制器与安全IC
Infineon(英飞凌) 安全MCU与TPM
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数据表
Microchip(微芯科技) Crypto-Authenticator(加密认证器)
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NXP 安全认证器
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ST Microelectronics(意法半导体)
安全MCU与TPM
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