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[導(dǎo)讀]在最近熱映的影片《環(huán)太平洋》中,面對(duì)怪獸的沖擊波,采用數(shù)字電路控制的機(jī)甲戰(zhàn)士瞬間就癱瘓了,而只有模擬電路扛了下來(lái)。這可以形象地用來(lái)說(shuō)明,電子元器件能否抗輻射有時(shí)候是人命關(guān)天的事兒!回到現(xiàn)實(shí),在醫(yī)療電子應(yīng)

在最近熱映的影片《環(huán)太平洋》中,面對(duì)怪獸的沖擊波,采用數(shù)字電路控制的機(jī)甲戰(zhàn)士瞬間就癱瘓了,而只有模擬電路扛了下來(lái)。這可以形象地用來(lái)說(shuō)明,電子元器件能否抗輻射有時(shí)候是人命關(guān)天的事兒!回到現(xiàn)實(shí),在醫(yī)療電子應(yīng)用領(lǐng)域,將能夠抵抗高達(dá)50kGy伽瑪射線消毒的非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器——FRAM用于一些與生命息息的關(guān)鍵醫(yī)療設(shè)備就再合適不過(guò)了。

“其實(shí),F(xiàn)RAM不只是具有抗輻射的特性,高速/高讀寫(xiě)耐久性(一萬(wàn)億次以上)和低功耗的特性也是它能夠成為醫(yī)療應(yīng)用中最佳存儲(chǔ)器選擇的重要原因。” 富士通半導(dǎo)體系統(tǒng)存儲(chǔ)器事業(yè)部副總裁松宮正人先生在日前于深圳舉辦的第六屆中國(guó)國(guó)際醫(yī)療電子技術(shù)大會(huì)(CMET2013)上表示。他專程從日本趕來(lái)深圳,發(fā)表題為“醫(yī)療應(yīng)用中的無(wú)電池存儲(chǔ)解決方案”的主題演講。

 

 

圖1:富士通半導(dǎo)體存儲(chǔ)器事業(yè)部副總裁松宮正人在第六屆中國(guó)國(guó)際醫(yī)療電子技術(shù)大會(huì)(CMET2013)作演講。

采用FRAM克服醫(yī)療存儲(chǔ)技術(shù)挑戰(zhàn)

FRAM(鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)結(jié)合了傳統(tǒng)非易失性存儲(chǔ)器閃存和E2PROM的掉電仍然能保存數(shù)據(jù)的特點(diǎn),并且達(dá)到了SRAM/DRAM的讀寫(xiě)速度,為獨(dú)立存儲(chǔ)器芯片和嵌入式存儲(chǔ)器帶來(lái)一系列獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)點(diǎn)。富士通是FRAM技術(shù)的先行者,并在此領(lǐng)域耕耘超過(guò)10年,從1999年開(kāi)始量產(chǎn), 14年間累計(jì)銷(xiāo)售23億片F(xiàn)RAM產(chǎn)品,這其中在中國(guó)市場(chǎng)累計(jì)交貨超過(guò)5,300萬(wàn)片。

近五年來(lái),一些新型的非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)如FRAM、PRAM、ReRAM、MRAM不斷涌現(xiàn),但達(dá)到出色市場(chǎng)量產(chǎn)業(yè)績(jī)的只有FRAM。排除一些低端應(yīng)用市場(chǎng),F(xiàn)RAM在對(duì)需要非易失性存儲(chǔ)、高安全性、高速、低功耗、耐久性和抗輻射性這些綜合性能的應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出眾、口碑良好。在醫(yī)療領(lǐng)域,F(xiàn)RAM在尤其是在一些人命關(guān)天的重要場(chǎng)合,如呼吸機(jī)等設(shè)備中的應(yīng)用,更是引人注目。

松宮正人先生在會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)介紹了FRAM在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀:“雖然FRAM在醫(yī)療領(lǐng)域目前已經(jīng)商用了,但是從廣泛性的角度來(lái)看它還處于起步階段。相比日本和歐洲市場(chǎng),F(xiàn)RAM在中國(guó)市場(chǎng)的認(rèn)知度還有待提高,而未來(lái)富士通半導(dǎo)體也會(huì)加大在醫(yī)療應(yīng)用方面的投入,幫助更多中國(guó)醫(yī)療設(shè)備廠商解決其在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面所遇到的挑戰(zhàn)。”

下圖2強(qiáng)調(diào)了FRAM所具備的三個(gè)適用于醫(yī)療應(yīng)用的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì),其中無(wú)需后備電池的特性使其特別適合便攜式醫(yī)療器械的使用,同時(shí)能夠減少設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的費(fèi)用;而高速/高讀寫(xiě)耐久性使得患者信息可以實(shí)時(shí),頻繁的存儲(chǔ)記錄;抗輻射的特性更是滿足了醫(yī)療器械高可靠性的要求。

 

 

圖2.富士通半導(dǎo)體FRAM適用于醫(yī)療應(yīng)用的三大優(yōu)勢(shì)。

EEPROM的相對(duì)成本優(yōu)勢(shì)正在消失

與傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器如EEPROM相比,富士通FRAM的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在高速燒寫(xiě)(是EEPROM的40,000 倍)、高耐久性(是EEPROM的1,000,000 倍 )和低功耗(是EEPROM的1/1,000 )等方面。這些優(yōu)勢(shì)使得FRAM越來(lái)越多地被需要高可靠性的應(yīng)用領(lǐng)域所采用,比如計(jì)量?jī)x表(三相電表以及水表、氣表等)、電力自動(dòng)化、醫(yī)療器械及醫(yī)療電子標(biāo)簽、汽車(chē)后裝設(shè)備、POS機(jī)/金融ATM機(jī)等等。

FRAM除了能夠在一些應(yīng)用中替代EEPROM外,更重要的是在一些關(guān)鍵醫(yī)療應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)EEPROM所不能實(shí)現(xiàn)的功能。例如,在涉及CT掃描X射線、用于消毒的紫外線和伽馬射線的醫(yī)學(xué)和生物處理領(lǐng)域中,如前所述,F(xiàn)RAM對(duì)輻射有很強(qiáng)的耐受性?;贔RAM的RFID可輕松通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)療滅菌過(guò)程,而基于EEPROM的RFID在這一過(guò)程會(huì)被擦除。

對(duì)于FRAM的成本問(wèn)題,松宮正人先生也闡述了他的觀點(diǎn):“這是和存儲(chǔ)容量相關(guān)的,容量不同,價(jià)格不同,現(xiàn)在FRAM和EEPROM一般的價(jià)格差距在2~5倍,而在大容量方面,例如1M~2M的FRAM和EEPROM的價(jià)格差距并不大,就只有1~2倍,所以,在大容量應(yīng)用中,EEPROM的價(jià)格并不占優(yōu)勢(shì),未來(lái)將會(huì)被FRAM所替代。”

另一方面,由于控制著FRAM的整個(gè)研究開(kāi)發(fā),晶圓生產(chǎn)及封裝流程,加上多年的經(jīng)驗(yàn),富士通半導(dǎo)體能始終保證FRAM產(chǎn)品的高質(zhì)量和穩(wěn)定供應(yīng)。富士通半導(dǎo)體還在低功耗制造工藝上不斷創(chuàng)新,進(jìn)一步降低成本價(jià)格,并實(shí)現(xiàn)大容量化。相對(duì)來(lái)說(shuō),EEPROM的制造工藝卻長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有變化,隨著時(shí)間的推移,EEPROM在成本上的優(yōu)勢(shì)將會(huì)逐漸減弱。

FRAM 100%被用于關(guān)乎生命的醫(yī)療設(shè)備

“排除非常便宜的一些低端應(yīng)用市場(chǎng),在要求高可靠性,高速/高耐久性數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、低功耗、抗輻射等人命關(guān)天的醫(yī)療設(shè)備中,F(xiàn)RAM有著100%的應(yīng)用。” 松宮先生進(jìn)一步指出。

下面就讓我們跟隨松宮正人先生去醫(yī)院看看,都有哪些設(shè)備用到了富士通半導(dǎo)體的FRAM?并且為什么FRAM會(huì)與我們的生命息息相關(guān)?

 

 

圖3. FRAM單體存儲(chǔ)器在醫(yī)療器械領(lǐng)域的應(yīng)用。

上圖3所示的這些應(yīng)用有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是無(wú)需獨(dú)立電池為存儲(chǔ)器不間斷供電。這正是松宮正人先生的演講中所重點(diǎn)介紹的內(nèi)容之一——“醫(yī)療應(yīng)用中的無(wú)電池存儲(chǔ)解決方案”。對(duì)于不同的醫(yī)療器械,富士通半導(dǎo)體都有與之相應(yīng)的產(chǎn)品型號(hào)可以應(yīng)用,下面列出這位FRAM專家為不同應(yīng)用所推薦的不同的具體產(chǎn)品型號(hào)以及采用FRAM所帶來(lái)的好處。

1、呼吸機(jī)(CPAP Machine)

推薦產(chǎn)品型號(hào):-SPI接口: MB85RS1MT(1Mbit),MB85RS2MT(2Mbit)。

選用FRAM 的優(yōu)勢(shì):

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無(wú)需電池);

-儲(chǔ)存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性);

-患者呼吸狀態(tài)履歷實(shí)時(shí)記錄(FRAM的高速/高讀寫(xiě)耐久性)。

2、輸液泵(Infusion Pump)

推薦產(chǎn)品型號(hào):-I2C接口: MB85RC1MT(1Mbit),MB85RS2MT(2Mbit)。

選用FRAM 的優(yōu)勢(shì):

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無(wú)需后備電池,無(wú)需大電容);

-儲(chǔ)存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性);

-注射狀態(tài),報(bào)警履歷實(shí)時(shí)記錄(FRAM的高速/高讀寫(xiě)耐久性)。

3、胰島素注射泵(Insulin Injection Pump)

推薦產(chǎn)品型號(hào):-I2C接口:MB85RC64(64KBit),MB85RC16(16Kbit)。

MB85RC04V(4KBit)

選用FRAM 的優(yōu)勢(shì):

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無(wú)需后備電池,無(wú)需大電容);

-儲(chǔ)存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性);

-注射狀態(tài)(注射量,時(shí)間等),報(bào)警信號(hào)履歷實(shí)時(shí)記錄(FRAM高速讀寫(xiě)/高讀寫(xiě)耐久性,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)頻繁記錄)。

4、監(jiān)護(hù)儀(Patient Monitor System,PMS)

推薦產(chǎn)品型號(hào):-I2C,SPI接口:MB85RC64(64Kbit), MB85RC16(16Kbit),MB85RS256(256Kbit)。

選用FRAM 的優(yōu)勢(shì):

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無(wú)需后備電池,無(wú)需大電容);

-儲(chǔ)存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性);

-患者監(jiān)護(hù)信息(呼吸,體溫,心跳,血壓,血酸等),報(bào)警信號(hào)履歷實(shí)時(shí)記錄

(FRAM高速讀寫(xiě)/高讀寫(xiě)耐久性,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)記錄)。

5、有線內(nèi)視鏡(Wired Endoscope)

推薦產(chǎn)品型號(hào):-I2C,SPI接口: MB85RC64(64KBit),MB85RS256(256KBit)

選用FRAM 的優(yōu)勢(shì):

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無(wú)需后備電池,無(wú)需大電容)

-儲(chǔ)存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性)

6、血氧測(cè)定儀(Pulse Oximetry)

推薦產(chǎn)品型號(hào):-I2C接口: MB85RC64(64KBit),MB85RC16(16KBit)。

選用FRAM 的優(yōu)勢(shì):

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無(wú)需后備電池,無(wú)需大電容);

-儲(chǔ)存參考數(shù)據(jù)或參數(shù)(FRAM的高可靠性);

-小封裝(FRAM的3mm x 2 mm無(wú)引腳小型封裝)。

7、生理分析儀表(血糖儀/尿液分析儀)

推薦產(chǎn)品型號(hào):-I2C接口: MB85RC64(64KBit),MB85RC16(16KBit)。

選用FRAM 的優(yōu)勢(shì):

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無(wú)需后備電池,無(wú)需大電容);

-儲(chǔ)存參考數(shù)據(jù)或參數(shù)(FRAM的高可靠性);

-超小封裝(FRAM的3mm x 2 mm無(wú)引腳小型封裝SON8)。

8、膠囊內(nèi)鏡(Capsule Endoscope)

推薦產(chǎn)品型號(hào):-SPI接口: MB85RS1MT(1Mbit),MB85RS2MT(2MBit)。

選用FRAM 的優(yōu)勢(shì):

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無(wú)需后備電池,無(wú)需大電容);

-儲(chǔ)存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性);

- (防止無(wú)限電池發(fā)生故障時(shí),患者的圖象丟失)數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器(FRAM高速讀寫(xiě)/高讀寫(xiě)耐久性,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)頻繁記錄);

-小封裝(FRAM的小型封裝SOP8)。

9、便攜式心電圖儀

推薦產(chǎn)品型號(hào):-I2C接口: MB85RC64(64Kbit),MB85RC128(128KBit)

選用FRAM 的優(yōu)勢(shì):

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無(wú)需后備電池,無(wú)需大電容)

-儲(chǔ)存參考數(shù)據(jù)或參數(shù)(FRAM的高可靠性)

- 患者的測(cè)定值,時(shí)間等信息(FRAM高速讀寫(xiě)/高讀寫(xiě)耐久性,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)頻繁記錄)

-小封裝(FRAM的小型封裝SOP8)

10、掃描儀CT-Scanner

推薦產(chǎn)品型號(hào):-Parallel并口: MB85R256(256Kbit),MB85R1002A(1MBit)

選用FRAM 的優(yōu)勢(shì):

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無(wú)需電池,無(wú)需大電容)

-儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)參考數(shù)據(jù),執(zhí)行參數(shù)(FRAM的高可靠性)

-掃描回轉(zhuǎn)數(shù),斷層掃描信息(FRAM高速讀寫(xiě)/高讀寫(xiě)耐久性,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)頻繁記錄)

其實(shí),除了獨(dú)立的FRAM產(chǎn)品,富士通半導(dǎo)體還可提供FRAM RFID解決方案,包括HF(高頻)和UHF(超高頻)兩種系列,特別適合滿足高可靠性電子標(biāo)簽應(yīng)用如醫(yī)用標(biāo)簽的需求。FRAM RFID很適合經(jīng)常需要用伽瑪線照射進(jìn)行消毒的醫(yī)藥器械電子標(biāo)簽應(yīng)用,可很好地實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)、物流、病患資料數(shù)據(jù)的管理。據(jù)松宮正人先生介紹,FRAM RFID產(chǎn)品在歐洲和美國(guó)的醫(yī)療市場(chǎng)已經(jīng)有了比較廣泛的應(yīng)用。

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