Similar presentations:
Лекция_Структура ПБС
1.
Национальный исследовательский университет «МИЭТ»Институт Биомедицинских Систем
Эдуард Адипович Миндубаев
Персонализированные биомедицинские системы
Лекция №2
Структура персонализированных биомедицинских систем
2.
Обобщенная структура активнойимплантируемой биомедицинской системы
Основные функции имплантируемых
биомедицинских систем:
1. Телеметрия (telemetry).
2. Дистанционное воздействие на организм
(teleactuation).
2
3.
Блок беспроводного энергообеспечения3
4.
Коммуникация между внешней и имплантируемойчастями системы
Цель подстройки параметров системы:
1. Подстройка системы с целью инициализации параметров системы.
2. Изменение настроек системы при изменении состояния пациента.
Таблица – Стандарты взаимодействия медицинских систем
Medical Implant
Communications Service
(MICS)
Medical Data Service (MEDS)
Диапазон частот, МГц
402...405
401...402 и 405...406
Число каналов коммуникации
9
18
Полоса пропускания канала, кГц
300
150 (в диапазоне 401,85...402 МГц)
100 (в диапазоне 401...401,85 МГц
и 405...406 МГц )
Эффективная изотропно излучаемая
мощность
25 мкВт (MICS)
100 нВт (MITS)
25 мкВт (LBT)
250 нВт (без LBT)
4
5.
Регулировка входного напряжения имплантата5
6.
Регуляторы напряжения1. Линейные регуляторы (Linear Regulator)
Простые и низкоэффективные схемы, используемые при малых отклонениях
напряжения от номинала. Избыточная мощность рассеивается в виде тепла.
2. Импульсные источники питания (Switch Mode Power Supply)
Высокоэффективные, но при этом комплексные схемы, используемые для
регулировки напряжения.
6
7.
Линейные регуляторы7
8.
Импульсные источники питания8
9.
Аналоговый входной блокАналоговый входной блок (Analog Front End) – набор схем обработки аналоговых
сигналов, включающий операционные усилители, фильтры и интегральные схемы
специального назначения (Application Specific Integrated Circuits), который
используется для соединения сенсоров и АЦП.
Осуществляет работу с «аналоговой частью системы», а именно непосредственно
процедуру измерений при помощи сенсоров и, например, электростимуляцию при
помощи электродов.
9
10.
Оптимизация энергопотребления имплантатаПринципы оптимизации энергопотребления имплантата:
– Доступная энергия значительно ограничена.
– Энергопотребление имплантата должно быть минимизировано: питание только тех
блоков схемы, которые работают в настоящий момент времени.
– Использование интегральных схем.
– Сегментирование блоков по выполняемым функциям.
10
11.
Центральное процессорное устройствоВ общем случае центральное процессорное устройство (ЦПУ) включает в себя:
1. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – выполняет арифметические (сложение,
вычитание, деление, умножение) и логические (И, ИЛИ, НЕ и т.д.) операции.
2. Блок управления – извлекает инструкции для АЛУ из памяти устройства, передает
результаты выполнения инструкций в выходной реестр.
3. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) – дискретизация, квантование и
кодирование входного сигнала.
11
12.
Запоминающее устройствоТипы электронных запоминающих устройств:
1. Энергозависимая память (volatile memory) – память, в которой для удержания
информации необходимо энергообеспечение).
2. Энергонезависимая память (nonvolatile memory) – память, которая удерживает
информацию без энергообеспечения.
Таблица – Сравнение типов запоминающих устройств
Запоминающее устройство с
произвольным доступом /
Random Access Memory (RAM)
Постоянное запоминающее устройство /
Read-Only Memory (ROM)
Тип памяти
Энергозависимая
Энергонезависимая
Функция
Оперативная работа с данными,
буфер для временной информации
Сохранение программ, необходимых для
запуска системных приложений, хранилище
постоянной информации
Чтение/запись
Чтение и запись
Только чтение
12