TQMxE40S

SMARC-Module mit Atom-Prozessoren

7. März 2022, 8:00 Uhr | TQ-Group
TQ stellt die Intel Atom x6000E Prozessorfamilie auf den Formfaktoren SMARC, COM Express Mini und COM Express Compact zur Verfügung.
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TQ-Module realisieren multifunktionale Geräte zur Datenanalyse

Inhalt der Themenwoche Embedded goes Medical

All-in-One-Geräte, beispielsweise eine Kombination aus Blutdruck-/Venendiagnostik, EKG und Lungenfunktionsprüfung (Fluss-, Volumen- und Atemgasanalyse) ermöglichen es, diagnostische Gesamtbilder zu ermitteln. Durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) lassen sich Auffälligkeiten einfacher und schneller erkennen und so noch gezieltere Behandlungen einleiten. Um diese Möglichkeiten optimal ausschöpfen zu können, bieten sich leistungsfähige und doch kostengünstige Embedded-PC-Plattformen an.

So stattet beispielsweise der Technologiedienstleister TQ sein SMARC 2.1-konformes Embedded-Modul TQMxE40S mit der neuen Atom x6000E-Prozessorfamilie von Intel aus, die hohe Rechen- und Grafikleistung zum Einstiegspreis liefert. Passende Schnittstellen ermöglichen zudem die Anbindung von Messtechnikkomponenten, Peripherie, Netzwerk und Anzeigen. Optional lässt sich auch eine KI-gestützte Daten- und Bildanalyse realisieren. 

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Datenbasis schnell und ausführlich erfassen

Das SMARC Modul TQMxE40S integriert die neueste Embedded-PC-Technologie inklusive KI-Unterstützung auf kleinsten Raum
Das SMARC Modul TQMxE40S integriert die neueste Embedded-PC-Technologie inklusive KI-Unterstützung auf kleinsten Raum
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Je nach Sensortechnologie, Messgenauigkeit und zeitlicher Auflösung kommen für die Messdatenerfassung unterschiedliche technische Realisierungsansätze in Frage. Beim Einsatz von FPGA-basierten Lösungen werden diese in modernen Systemen über den PCI Express Bus (PCIe) an die Rechnereinheit angebunden. Das gewährleistet eine schnelle Datenübertragung mit geringer Latenz. Das Prozessormodul TQMxE40S bietet hierfür bis zu vier PCIe-Lanes mit je 8 Gb/s Übertragungsgeschwindigkeit. 

Für die Anbindung von Sensoren stehen unterschiedliche USB-Schnittstellen zur Verfügung, darunter auch zwei USB 3.1 Anschlüsse der zweiten Generation, die Datenübertragungsraten von bis zu 10 Gb/s unterstützen. Dementsprechend lassen sich große Datenmengen mit geringer Latenz für die Weiterverarbeitung bereitstellen. Die Systemarchitektur stellt sicher, dass alle Informationen aus den unterschiedlichen Quellen schnell miteinander kombiniert werden können. Somit stehen Daten mit hoher Messgenauigkeit und zeitlicher Korrelation als Basis für die weitere Auswertung zur Verfügung. Diese Aufgabe übernimmt ebenfalls das Modul dank vollständiger PC-Funktionalität beziehungsweise Software-Kompatibilität durch den neuen Atom-Prozessor von Intel mit bis zu 16 GB LPDDR4x-Arbeitsspeicher.

Heute auf morgen reagieren

Die x86-Prozessorarchitektur ermöglicht außerdem die einfache Einbindung in die bestehende IT-Infrastruktur, um beispielsweise die aktuellen Daten mit Informationen aus weiteren Informationsquellen zu kombinieren, die Archivierung der Untersuchungsergebnisse zu automatisieren oder optionalen Fernzugriff zu ermöglichen. Aufgrund der einfachen Software-Integration und den Leistungsreserven lassen sich Software-Erweiterungen und Zusatzfunktionen einfach umzusetzen und können auch als optionale Ausstattungsmerkmale angeboten werden. 

Über die standardmäßig verfügbaren Gigabit-Ethernet-Schnittstellen lässt sich die Netzwerkanbindung realisieren. Die dazu notwendigen Security-Aufgaben wie die verschlüsselte Datenübertragung, sichere Geräte-Identifikation und Secure-Boot werden durch die Sicherheitsfeatures in der CPU sowie den auf dem Modul verfügbaren TPM 2.0 Chip umgesetzt. 

Ist darüber hinaus Mobilität für das Medizingeräten gefordert, sind Wireless-Netzwerkverbindung Voraussetzung: Aufgrund der sehr guten Treiberunterstützung für PC-basierte Systeme können Kunden hierfür auf eine Vielzahl am Markt verfügbarer WiFi- und Mobilfunk-Karten zurückgreifen. Das ermöglicht es, flexibel auf heutige und zukünftige Marktanforderungen zu reagieren, beispielsweise die problemlose Unterstützung des neuesten WiFi-6-Standards. Die Integration der Wireless-Funktion erfolgt typischerweise auf dem Carrier Board über MiniPCIe oder M.2 Steckplätze. 

Hochauflösende Visualisierung aller Informationen

Das TQMxE40S bietet zudem die Möglichkeit, vielfältige Informationen übersichtlich und hochauflösend zu visualisieren. Die detailgetreue Darstellung spielt gerade in der Diagnostik eine wichtige Rolle, vor allem dann, wenn der Anwender eine Auffälligkeit eingehender begutachten will.

Das Embedded-Modul bietet dazu nicht nur hohe statische Grafik-Auflösung, der leistungsfähige Grafik-Controller sorgt auch für durchweg flüssige Darstellungen bei Zoom-Funktionen sowie bei der Wiedergabe von hochauflösenden Video-Streams, Animationen und 3D-Modellen. Hierfür können bis zu drei Displays mit je 4K-Auflösung angeschlossen werden. Für die Datenübertragung stehen LVDS oder wahlweise Embedded DisplayPort (eDP) zur Verfügung sowie zwei DP++-Anschlüsse für Monitore mit DisplayPort- oder HDMI-Eingang.

All das erhöht den Bedienkomfort, ermöglicht die Darstellung unterschiedlicher Informationen aus Voruntersuchungen und bietet beispielsweise auch die Möglichkeit, dem Bedienpersonal Hilfestellungen zur korrekten Anwendung aller Funktionen oder umfangreiche Erläuterungen bei seltenen Statusmeldungen zu geben. Das ermöglicht es auch einem nicht speziell dafür geschulten Personal, das Medizingerät sicher und zuverlässig anzuwenden, was die Arbeitseffizienz und Diagnosesicherheit steigert.

Künstliche Intelligenz ist auch kostengünstig möglich

Gerade die Kombination der verschiedenen, gleichzeitig aufgezeichneten Daten stellt eine zuverlässige Grundlage für die Diagnostik dar. Wichtig ist es, Anomalitäten nicht nur zu erkennen, sondern entsprechend zu interpretieren. Ein mit Künstlicher Intelligenz (KI) versehenes System kann durch die intelligente Bewertung von Messergebnissen Zusatzinformationen geben und so auf kritische Punkte und Auffälligkeiten hinweisen, die möglicherweise unentdeckt geblieben wären. Dies hilft dem medizinischen Personal schneller und präziser zu arbeiten und so wertvolle Zeit einzusparen. 

KI-Funktionen ließen sich in der Vergangenheit meist nur mit hochpreisigen Prozessoren und Spezialbausteinen umsetzen. Mit der neuen Intel Atom x6000E CPU-Familie steht nun entsprechende Prozessortechnologie und Rechenleistung für Anwendungen mit »Entry-level«-PCs zur Verfügung. Möglich macht dies die leistungsfähige Grafik-Einheit im Intel Atom x6000E Prozessor in Kombination mit dem optimierten Software-Support wie dem Intel OpenVINO Toolkit, das eine besonders effiziente Implementierung der KI-Funktionen sicherstellt.

Bessere Gesundheits-Checks dank Datenanalyse on-the-fly

Einer Datenanalyse in Echtzeit steht also jetzt nichts mehr im Wege und führt so zu einem effizienten und umfassenden Gesundheits-Check. Prozessormodule wie das TQMxE40S von TQ ermöglichen also auch im »Entry level«-Bereich sehr leistungsfähige Medizingeräte mit KI-Unterstützung aufzubauen. Bei der Realisierung solch neuer medizintechnischer Geräte unterstützt TQ die Entwickler nicht nur mit Embedded-Modulen, Starterkits und Entwicklungs-Know-how: Kunden werden von der Produktidee, über die Entwicklung und Produktion bis hin zum Zulassungsprozess des Gesamtgeräts umfänglich und kompetent unterstützt.

Weiterführende Informationen zum Embedded Modul TQMxE40S


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