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ADI的SHARC处理器用于Masimo的下一代脉博血氧计
Masimo为其便携式医疗设备选择了SHARC® 浮点运算可以应付复杂的算法/降低功耗

每到冬天,急诊室里就挤满了病人,抱怨流感带来的不适,如疲劳、头痛、头晕、困倦和恶心,另外一些患者则有心脏病的症状,如呼吸急促或胸部疼痛。这些病人可能是一氧化碳(CO)吸入的受害者。CO是无味的有害气体,吸入后可降低血液的携氧能力,从而降低了组织和生命器官的供氧量。CO中毒通常是家庭加热系统故障引起的,这种事故很难进行诊断,除非患者暴露在明显的气源中,如火灾或汽车尾气等。过去,测量CO中毒的方法仅限于侵入式血液检查,这种检查是借助于具有CO测氧功能的血液气体仪器来进行分析的。但是,这种仪器通常只有在大医院里才能看到,而当发生CO中毒时,生命垂危,时间紧迫,因此急需快速的、非侵入式检测方法。通常急症室工作人员、EMS医师或者救火员最需要诊断信息以果断的做出治疗决定。为了达到这个目的,Masimo公司开发了Rainbow SET Rad-57脉搏CO-血氧计™,这是一种可以精确测量血液中CO含量的仪器。Rad-57基于公司的信号抽取技术(SET)®,这种方法结合了专用信号处理算法和创新的传感器技术用于捕获、处理和报告动脉氧含量和脉搏速率。驱动器件的信号处理引擎正是来自ADI公司的具有代码保护的ROM SHARC® 处理器,选择它是因为它的浮点运算能力可以提供Masimo的算法所需的精度和准确度。


工作原理

作为一家私有医疗技术公司,Masimo开发、授权和销售先进的医疗信号处理技术和产品,用于实现病人生命迹象的非侵害式监测。Masimo SET脉搏测氧法是脉搏测氧法行业的“金标准”,因为它具有别人无法超越的精确执行能力,特别是在其它技术失效时,例如在患者移动或低灌注状态时。

由于其便携性设计,Masimo Rainbow SET Rad-57脉搏型CO-血氧计是一种小型的手持设备,包含了一个SHARC信号处理器、专用信号处理算法、创新型传感器技术及包括显示器、夹子和小键盘的用户接口。下面是脉搏测氧计的典型工作过程:技师把夹子夹到患者手指上,或者婴幼儿和新生儿的脚趾上。设备的传感器产生两种波长的光。处理器通过计算两种波长的吸收来计算被氧化的血红蛋白(Hb)的比例。设备显示充满氧的Hb的百分比,并为脉搏、心跳速率及血流的图形显示产生一个可听信号。“SHARC使得Masimo的专用数学算法能实现在高度便携、可随时使用的诊断工具上,帮助拯救生命。”Masimo Rainbow SET Rad-57脉搏CO-血氧计从几个方面推进了传统的脉搏血氧计技术。首先,它集成了Masimo SET,该技术涉及多个复杂算法,有时并行运行。Masimo SET还包括可以降低噪声和改善需要的生理信号识别的传感器设计。Masimo Rainbow SET技术利用系统理论数学和自适应信号处理算法的重大突破。它使用了带有8种波长(不只2种)的复杂新型传感器技术。结果是数秒内即可通过非侵入式获取大量精确的血液中CO含量方面来生理信息。

SHARC使得Masimo的专用数学算法能实现在高度便携、可随时使用的诊断工具上,帮助拯救生命。”
不必担心数学

SHARC处理器支持32/40位的浮点运算,具有独特的、带有大型片上SRAM的ADI的超级哈佛架构,以及带有多条内部总线的独立DMA引擎,消除了I/O瓶颈。处理器包含两个计算处理部件,可以作为单指令多数据(SIMD)引擎,可以高效的执行数学密集的信号处理算法。SIMD架构使Masimo可以在非常短的时间内执行大量的数学密集的算法。这意味着处理器能够更长时间内工作在低功耗模式下,这样就降低了功耗,并且可以用四节“AA”电池即可将工作时间提高到8小时。SHARC处理器集成了大量片上特性,如片上掩模可编程非易失性ROM(4M位),包括代码保护。SHARC的其它片上集成特性包括:两个数据地址发生器(DAG1、DAG2),一个带有指令缓存的程序序列器,一个能够支持在内核处理器周期内在存储器和内核之间进行4个32位数据传输的PM和DM总线,三个带有PWM发生、PWM捕获/脉冲宽度测量的可编程间隔定时器,片上SRAM(3M位),以及外部时间计数器能力,一个支持到片外存储器外设的接口的8或16位的并行端口和一个JTAG测试访问端口(TAP)。Masimo利用了SHARC处理器上的众多集成外设/接口。例如,Masimo把同步串行端口合并到CO-血氧计单元的信号链中。串行端口提供经济的接口到众多的混合信号外设,如ADI的模拟-数字转换器(ADC)和数字-模拟转换器(DAC),Masimo的CO-血氧计也使用了这些器件。SHARC处理器具有六个同步串行端口,由两条数据线、时钟和帧同步组成。可以对数据线进行编程,以便发送或接收,而且每条数据线都有一个专用的直接存储器存取(DMA)道。SHARC处理器的串行外设接口端口(SPI)对是行业标准的同步串行链路,使处理器可以与其它SPI兼容设备通信,这也是CO-血氧计信号链的组成部分。SHARC处理器还具有DMA控制器和一个数字音频接口(DAI),都有它自己的特性。

工具加速上市

Masimo利用ADI的VisualDSP++项目管理环境,程序员可以用该环境开发和调试应用程序。该环境包括了易于使用的基于一种代数语法的汇编语言、一种存档器(管理员/库建立器)、一个连接器、一个加载器、一个仿真器、一个C/C++编译器和一个包括数学函数的C/C++实时库。该工具可以提高代码效率,编译器专门为实现高效的C/C++代码到汇编的转换而设计。ADI为客户提供了大量的评估平台,作为学习开发或利用处理器、平台和软件工具为应用进行原型设计的经济方法。每个平台都包括了一个评估板和一套VisualDSP++软件、示例应用程序、电源和USB电缆。ADI能够提供为Masimo提供早期无代码保护的SHARC处理器的开发平台,以便于公司能从最开始进行代码开发。Masimo还使用了ADI的硬件仿真器,可以提供高性能的代码下载和调试,快速地测试应用程序。ADI仿真器是每个需要测试和调试硬件与软件系统的开发人员都需要的工具。他们同SHARC处理器上的JTAG测试访问端口(TAP)一同使用。仿真器利用TAP来访问处理器的内部特性,使得Masimo的开发人员可以加载代码、设置断点、观察变量和存储器内容并检查寄存器。这个ROM保护的SHARC处理器与其它同系列的SHARC处理器的源代码兼容,因此Masimo无需重写Masimo为以前的应用所编写代码,即可在新处理器上运行,这样就节省了成本,加快了上市速度。 借助于医疗技术的发展和强大的开发工具,SHARC帮助Masimo制造交付给医院使用的便携式、可随时使用的诊断工具,来帮助Masimo的专用数学算法来拯救生命。Masimo、SET、和Signal Extraction Technology是Masimo公司的注册商标,而Rad-57是Masimo公司的商标。Rainbow和脉搏CO-血氧计是Masimo实验室的商标。

欲了解有关Masimo公司的更多信息,请访问公司网站:www.masimo.com


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