Evoluția ingineriei medicale cu Raspberry Pi

1 MAI 2019

De câțiva ani, specialiștii în inginerie medicală de la Kontron Austria Electronics (fostă ‘exceet electronics’) au utilizat Raspberry Pi pentru a le permite clienților săi – producători de echipamente medicale OEM – să dezvolte dispozitive medicale de vârf. Kontron Austria Electronics deschide calea prin care dispozitivele electronice medicale să dispună de interfață pentru “Internetul Lucrurilor” (IoT), oferind conectivitate, securitate, scalabilitate și durabilitate. Lucrând îndeaproape cu clienții săi, compania îi ajută să adauge valoare în grija față de pacient, dar reducând costul implicat. Acest articol analizează de ce Kontron Austria Electronics a ales să ofere soluții bazate pe Raspberry Pi și cum clienții săi au beneficiat de această abordare.

Studenții de ieri sunt inginerii de azi, iar ei iubesc Raspberry Pi 3

Cu sediul în Augsburg, Germania și cu sucursale în întreaga lume, Kontron (care include acum Kontron Austria Electronics) – ca parte a grupului tehnologic S&T – și-a creat o reputație în întreaga lume ca lider în tehnologia computerizată embedded (ECT – Embedded Computing Technology). În special, prin intermediul serviciilor hardware securizate, middleware sau IoT, Kontron îndeplinește nevoile producătorilor de echipamente originale din diverse industrii, oferind o combinație de produse standard și soluții personalizate bazate pe tehnologii integrate de ultimă generație.
Suplimentar față de o gamă largă de produse bazate pe arhitecturi de procesoare x86 de la Intel sau AMD, precum și arhitecturi de procesoare bazate pe ARM de la NXP și ST Microelectrics, Kontron completează acum portofoliul cu produsele de la Raspberry Pi, pentru a aborda noi tipuri de clienți și aplicații. Acest lucru presupune că utilizatorii care doresc să producă prototipuri funcționale sau să investească în dezvoltarea de software pe sistemul de operare Raspian, o pot face, având acces și la multe caracteristici puternice, greu de implementat pe Yocto sau Linux.
Forța motrice din spatele abordării Kontron a fost dorința de a oferi clienților avantaje competitive cum ar fi accelerarea timpului de lansare pe piață a produselor, reducerea costului total al pro­prietății și longevitatea produselor, precum și existența unor aplicații complet integrate. Unul dintre principalele motive pentru care OEM-urile s-au îndreptat către Kontron, rămânând împreună cu acesta ca parteneri de dezvoltare pe termen lung pentru produse și soluții, este acela că, această companie poate oferi în timp scurt, platforme cu aplicații gata de lucru, care permit operarea într-un mediu stabil și viabil embedded/IoT.
Unul dintre elementele cheie pe care Kontron Austria Electronics le oferă producătorilor de echipamente OEM, care doresc să dezvolte dispozitive medicale de ultimă oră, a fost să își bazeze soluțiile în jurul lui Raspberry Pi de la Farnell.
Pe lângă reducerea timpului de lansare pe piață, prin urmare, a ciclurilor de dezvoltare mai scurte, atracțiile majore ale Raspberry Pi pentru Kontron includ o funcționalitate pe termen lung și sprijin foarte mare printr-o comunitate mondială dedicată acestei platforme.
Kontron Austria Electronics poate asigura disponibilitatea pe termen lung a echipamentelor prin extinderea ciclului de viață al produselor, precum și asigurarea unei fiabilități și calități, soluții croite optimizat pentru aplicații individuale, acces ușor la cele mai noi tehnologii și reducerea costului de dezvoltare a serviciilor hardware și software.

De ce Raspberry Pi?
Deci, de ce a ales Kontron Austria Electronics kitul de start Raspberry Pi ca o posibilă bază pentru soluțiile sale medicale? Ce poate oferi acest kit companiei Kontron Austria Electronics pentru producătorii de echipamente, pe care alte platforme nu le poată oferi?
Kontron Austria Electronics operează în prezent atât în piețele industriale (60%), cât și în cele medi­cale (40%). În cei 32 de ani de specializare în proiectarea, dezvoltarea și fabricarea de produse electronice destinate utilizării în țările din întreaga lume, a lucrat cu multe pachete și soluții diferite bazate pe sistemele clasice embedded. Acestea includ proiectarea hardware-ului cu procesoarele proprii Kontron bazate pe procesoarele ARM Cortex-M3 și M4, procesoarele I.MX6 și aplicațiile de procesoare Cortex-A8 și A9.
Cu toate acestea, Raspberry Pi este o platformă pe care tot mai mulți clienți au dorit-o. Clienții au abordat Kontron Austria Electronics cu prototipuri funcționale ale soluțiilor lor bazate pe Raspberry Pi Compute Module 3, fără dorința de a o schimba cu o altă platformă de producție. Recunoscând popularitatea calculatorului pe o singură placă în rândul noilor generații de ingineri, Kontron Austria Electronics a ales să adauge Raspberry Pi la propria sa ofertă, completând gama existentă bazată pe alte tipuri de plăci și produse ale companiei.
Proiectarea pe baza modulului de calcul Raspberry Pi și păstrarea acestuia și pentru producție, permite cumpărătorilor Kontron să își dezvolte produsele finale fără probleme, fără a fi nevoie de modificări semnificative ale software-ului. În același timp, din cauza factorului de formă strict necesar pentru echipamentele de uz medical, dispozitivele Raspberry Pi Compute Module 3 și 3+ sunt mult mai potrivite pentru sectorul instrumentației medicale, în comparație cu varianta originală Raspberry Pi 3.

Primul computer Raspberry Pi a fost creat pentru a ajuta studenții din facultăți, care doresc să studieze știința calculatoarelor, să înțeleagă și să se familiarizeze cu hardware-ul. În comparație cu alte kituri, Raspberry Pi este deosebit de apreciat în cadrul universităților și liceelor tehnice din întreaga lume. Acest lucru a condus la faptul că tot mai mulți ingineri care au finalizat studiile și s-au familiarizat cu Raspberry Pi și avantajele sale, doresc să le introducă în diverse aplicații.
Cel mai important avantaj al utilizării Raspberry Pi în aplicații profesionale este acela al raportului între preț și puterea CPU, de departe cel mai bun în comparație cu ce oferă cele mai multe platforme. O altă caracteristică a Raspberry Pi, care îl face ideal pentru utilizare în produsele medicale (precum și industriale) este acela că modulul Raspberry Pi oferă o compatibilitate EMC excelentă, de importanță vitală pentru produsele medicale utilizate în medii critice.
Un produs medical dezvoltat recent de Kontron Austria Electronics, pe baza Raspberry Pi Compute Module 3, este un gateway Bluetooth pentru aplicațiile de laborator. Folosind senzori Bluetooth, această unitate colectează datele probelor care trec printr-un laborator pentru analiză și procesează aceste date pentru a fi utilizate în tipul de documentație necesar în laboratoarele moderne. Caracteristicile acestui produs – care înregistrează parametrii precum umiditatea, UV și temperatura – includ un port USB-C și un port LAN plus două porturi USB standard, un LAN wireless și două porturi Bluetooth 5.0.

Sistemul de monitorizare a sănătății Cubile
Cu toate acestea, probabil cel mai bun exemplu de produs existent în piața de dispozitive de vârf, care a fost dezvoltat pe baza modulului Raspberry Pi Compute Module 3, este sistemul Cubile pentru monitorizarea continuă a pacienților, dispozitiv care deține certificare medicală de Clasă 2b.
Folosind balistocardiografia, Cubile colectează datele de sănătate, cum ar fi frecvența respirației și cea cardiacă, precum și datele de “ieșire din pat” care ajută la prevenirea căderilor și a leziunilor generate de statul prelungit în pat. Toate datele sunt obținute cu ajutorul unui senzor aflat în pat, iar informația este transmisă unei game de dispozi­tive mobile sau unui PC. Monitorizarea continuă a ritmului inimii și a respirației ajută la detectarea durerii, a febrei sau a tulburărilor de somn, în timp ce unitatea detectează, de asemenea, umezeala patului, care produce la nevoie o alertă instantanee. Dispozitivele suplimentare introduse în 2019 permit sistemului de monitorizare să gestioneze monitorizarea renală, incontinența și să realizeze automat documentația medicală.
Cu ajutorul unui procesor puternic și unei game largi de caracteristici integrate, Cubile creează ceea ce este, în esență, un pat de spital inteligent, care ajută lucrătorii în domeniul asistenței medicale, oferind în același timp un mediu sigur pentru pacienți, reducând anxietatea și stresul, optimizând utilizarea surselor costisitoare. Unitatea discretă economisește timp, crește siguranța, maximizează libertatea personală și protejează intimitatea. Potrivit producătorului său CubileHealth, sistemul de monitorizare sofisticat “sprijină personalul medical, detectează din timp riscurile pentru sănătate și ajută la asigurarea calității optime a îngrijirii.” Acest lucru se realizează prin detectarea unor situații periculoase înainte ca acestea să apară și prin transferarea notificărilor la un sistem de apel asistență medicală integrat în modulul Compute 3.
Datorită sistemului Raspberry Pi Compute Module, funcțiile suplimentare disponibile pe unitatea Cubile includ un al doilea CPU pentru achiziție de date, o rețea LAN izolată cu 4kV, un traductor de presiune cu USB ultra-rapid, capabilități LAN wireless și Bluetooth și un acumulator încorporat cu încărcător.

Disponibilitate pe termen lung
După cum s-a menționat mai devreme, mulți dintre producătorii de echipamente OEM din portofoliul Kontron Electronic acordă o atenție sporită disponibilității pe termen lung a platformei utilizate. Acest lucru se datorează faptului că unele produse de inginerie medicală pe care le oferă au o durată de viață cuprinsă între 10 și 15 ani. În timp ce modulul Compute 3 are o durată de viață garantată de cinci ani, Compute Module 3+ oferă o durată de viață de până la șapte ani, ceea ce înseamnă că acești clienți pot avea încredere că pot cumpăra modulul Compute 3+ până în anul 2026 (cel puțin) pentru a fi utilizat în cadrul produselor. Kontron Austria Electronics operează, de asemenea, o unitate de stocare considerabilă, umplută cu azot, pentru a permite stocarea componentelor pentru perioade de până la șapte ani fără îmbătrânire, facilitând astfel clienților să planifice și să implementeze din timp calea lor de migrare.
Toate soluțiile, pe care Kontron Austria Electronics le oferă clienților săi pentru a produce dispozitive medicale de vârf, sunt adaptate cerințelor specifice în funcție de utilizarea finală a produsului. Pentru a efectua testul inițial, de exemplu, Kontron Austria Electronics, cu suportul Farnell, oferă kitul de start industrial Raspberry Pi Compute Module 3, care dispune de mai multe interfețe suplimentare, decât varianta standard. Acestea includ porturi de intrare și ieșire analogice/digitale, un al doilea port Internet de 10/100 Mbit, o sursă de alimentare de 24V, o magistrală CAN-Bus standard, o interfață cu un singur fir, conexiuni RS485/RS232 și un sistem Raspian cu driver și Demo-uri pre-instalate. Dispunând de toate aceste caracteristici suplimentare, clienții pot avea un prototip funcțional care să funcționeze rapid folosind același software utilizat pe un Compute 3 standard, dar cu capacitatea de particularizare pentru a oferi orice capabilitate pe care clientul o caută.
Kontron a dezvoltat mai multe plăci gata de utilizare (disponibile pe raft), cu interfețe standard care pot fi comandate dintr-un catalog pentru a răspunde cerințelor pieței loT; cu toate acestea, majoritatea proiectelor dezvoltate de companie se află în sfera produselor personalizate. Kontron Austria Electronics a acționat inițial în calitate de consultant și apoi ca designer sau dezvoltator; clienții vin la companie cu o cerere specifică, iar inginerii Kontron Austria Electronics oferă con­tribuții și sfaturi cu privire la soluția optimă. Acest parteneriat s-a dovedit a fi extrem de eficient pentru producătorii de echipamente OEM, care beneficiază de soluții extrem de puternice, de la produse din partea superioară a scalei de preț, până la produse de o complexitate mai mică.

Viitorul
Mulți dintre clienții de inginerie medicală ai Kontron Austria Electronics optează pentru platforma Raspberry Pi Compute Module, deoarece necesită o cale de migrare directă pentru echipamentul lor. Raspberry Pi îndeplinește acest criteriu, oferind un sistem compatibil cu software-ul care funcționează eficient și satisface toate certificările aplicabile în domeniul echipamentelor medicale.
În timp ce utilizarea viitoare a Raspberry Pi în aplicațiile electronice medicale este de așteptat să crească într-un ritm constant, creșterea este puțin probabil să fie dramatică, deoarece platforma s-a stabilit ferm în acest sector. Cu toate acestea, în următoarele 12 luni, experiența Kontron sugerează că este probabil să existe o creștere a platformelor Compute Module 3 și Compute Module 3+, fiind utilizate în mai multe aplicații industriale, unde modulul Compute se dovedește a fi o alternativă extrem de versatilă și puternică.
Există un număr tot mai mare de ingineri învățați cu platforma Raspberry Pi. Deși cei mai mulți absolvenți de inginerie vor avea o experiență în lucrul cu procesoarele de la Intel, AMD sau NXP, majoritatea vor fi lucrat la diverse proiecte cu Raspberry Pi, ceea ce înseamnă că atunci când încep să lucreze la un nou proiect, probabil vor utiliza modulele Compute 3 sau 3+. Platforma funcționează, ei sunt familiarizați cu aceasta, îi cunosc capacitățile și vor dori să rămână cu o soluție în care au încredere și știu să o folosească.
Într-adevăr, nu este exagerat să spunem că în 2019 cei mai mulți ingineri care doresc să dezvolte prototipuri, fie în domeniul electronicii medicale fie în sectoarele industriale, vor avea experiențe pozitive cu Raspberry Pi, lucru ce va face ca această platformă să fie utilizată și mai mult în viitorul previzibil.

Kontron consideră că Raspberry Pi va continua să răspundă nevoilor de dezvoltare ale companiei pentru mulți ani și așteaptă cu nerăbdare schimbările de pe piață – inclusiv creșterea volu­melor de produse bazate pe Compute Module 3 și 3+, precum și posibila lansare a Raspberry Pi Compute Modul 4.


Author
:
Daniel Kilian, EMEA Sales Manager, Farnell


http://ro.farnell.com

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre