一个设备在芯片上的解决方案,用于实时扩散相关性光谱使用FPGA
Christopher H Moore1, Ulas Sunar1, Wei Lin1
1Department of Biomedical Engineering, Stony Brook University, Stony Brook, NY 11794, USA.
Biosensors
|August 28, 2024
概括
我们开发了一种用于扩散相关谱 (DCS) 的新型设备上芯片解决方案,该解决方案将计算组件集成到现场可编程网关阵列 (FPGA) 芯片上. 这项创新能够实时计算血液流量指数 (BFI),为便携式DCS系统铺平了道路.
科学领域:
- 生物医学光学 生物医学光学
- 医疗器械 医疗器械 医疗器械
- 信号处理 信号处理
背景情况:
- 扩散相关谱法 (DCS) 允许对深层组织输血进行非侵入性评估.
- 传统DCS的高计算需求阻碍了实时应用.
- 由于计算硬件,现有的DCS系统往往是庞大而昂贵的.
研究的目的:
- 为DCS开发一个紧的,集成的设备在芯片上的解决方案.
- 为了能够实时计算血液流量指数 (BFI).
- 为了降低DCS计算组件的成本和足迹.
主要方法:
- 在现场可编程网关阵列 (FPGA) 芯片上实现一种新的DCS系统.
- 集成多tau相关器用于自相关函数计算.
- 包括一个DCS分析器,通过曲线拟合实时BFI导出.
- 使用幻影和袖口缺血研究进行评估,与实验室标准的DCS系统进行比较.
主要成果:
- 基于FPGA的DCS系统实现了6000 BFI/s的计算速率.
- 对于光相关性和BFI,FPGA DCS和参考DCS之间的高相关性.
- 证明了50 Hz的测量速率,能够解决脉动性血流.
- 在幻影和袖口缺血研究中成功验证.
结论:
- 集成的FPGA DCS系统提供准确和实时的血流监测.
- 这种设备在芯片上的解决方案显著降低了计算成本和系统大小.
- 能够为更广泛的临床和研究应用开发便携,具有成本效益和实时的DCS系统.
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