淺談如何優(yōu)化醫(yī)療監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)讀取能力

病患監(jiān)測設(shè)備通常用于測量病患的生命跡象，例如：心率、血壓等參數(shù)。管理這些重要數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了簡單的庫存控制，它需要設(shè)備能夠提供檢驗(yàn)、校準(zhǔn)和自檢結(jié)果，并具有安全升級功能，同時(shí)還需最大限度地降低停機(jī)時(shí)間。記錄維護(hù)數(shù)據(jù)的標(biāo)簽經(jīng)常被粘貼在設(shè)備上。由于需要記錄大量的數(shù)據(jù)，并且過一段時(shí)間后將逐漸損壞，標(biāo)簽貼紙不再是一種合理的選擇。

隨著技術(shù)的迅猛發(fā)展，病患監(jiān)測設(shè)備通常能夠通過軟件升級。動(dòng)態(tài)的雙接口RFID EEPROM解決方案不僅能夠記錄內(nèi)部參數(shù)，以備日后讀取，還可以將新數(shù)據(jù)寫入系統(tǒng)(如校準(zhǔn)常量和檢驗(yàn)信息)，而無需額外的連接器。雙接口RFID標(biāo)簽可以通過I2C端口連接病患監(jiān)測電子設(shè)備。當(dāng)設(shè)備正在運(yùn)行時(shí)，設(shè)備可以通過I2C端口讀寫電子標(biāo)簽。

此外，無論設(shè)備是否通電，用戶都可以通過一個(gè)符合ISO 15693標(biāo)準(zhǔn)(面向13.56MHz RFID標(biāo)簽)的常規(guī)RFID讀寫器讀取其數(shù)據(jù)。由于能夠在需要時(shí)確保數(shù)據(jù)及時(shí)性、安全且能易于讀取，該方案完善了射頻識別的技術(shù)。

雙接口無源RFID系統(tǒng)的目標(biāo)應(yīng)用包括：設(shè)備維護(hù)需求及記錄、授權(quán)附件的驗(yàn)證、傳感器、贗品識別、一次性用品重復(fù)使用控制和增加新的授權(quán)設(shè)備。當(dāng)監(jiān)測設(shè)備處于工作或待機(jī)狀態(tài)時(shí)，操作人員可以通過設(shè)備管理數(shù)據(jù);而當(dāng)設(shè)備掉電時(shí)，還可使用RFID讀寫器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)讀寫。雙接口RFID解決方案的這一優(yōu)點(diǎn)為設(shè)計(jì)人員開創(chuàng)了更多選擇。

監(jiān)測系統(tǒng)的分類

病患監(jiān)測系統(tǒng)通常分為三大類：床邊監(jiān)測儀、便攜式監(jiān)測儀和配戴式監(jiān)測儀。床邊監(jiān)測儀在為醫(yī)療保健專業(yè)人員提供所需信息方面起著重要作用，并且其信息所占比例也越來越大。

床邊監(jiān)測設(shè)備通常被安裝到特定區(qū)域(例如：重癥加強(qiáng)護(hù)理病房)，目前大多數(shù)床邊監(jiān)測設(shè)備都能夠利用醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)與中央監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，通過設(shè)施網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)。

便攜式監(jiān)測儀的管理具有不小的挑戰(zhàn)性，因?yàn)檫@類設(shè)備似乎能夠“離開”甚至迷路。雖然檢測設(shè)備位置不在本文討論范圍內(nèi)，但了解設(shè)備發(fā)生了何種狀況對確保設(shè)備持續(xù)達(dá)標(biāo)和驗(yàn)證所有人身份有很大的幫助。

配戴式監(jiān)測儀雖然不是新發(fā)明，但隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代，測量種類和數(shù)據(jù)量正在快速增加，這正是雙接口RFID解決方案的用武之地。雙接口RFID解決方案為系統(tǒng)內(nèi)部工作提供網(wǎng)關(guān)而無需繁雜的連接線，因此可以提高監(jiān)測儀的實(shí)用性和使用壽命。配戴式監(jiān)測儀還可以分為以下幾個(gè)子類：移動(dòng)/可配戴式個(gè)人監(jiān)測儀(MPM)：這類設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測慢性病癥患者的生命特征活動(dòng)，并存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)測量數(shù)據(jù)或者報(bào)警;移動(dòng)聚合器：能夠通過無線技術(shù)報(bào)告病患狀態(tài)的有或無外接傳感器的智能手機(jī)類設(shè)備;可配戴式保健設(shè)備：配戴在手腕/手臂/胸部的保健設(shè)備或嵌在鞋和襯衫內(nèi)的傳感器，用來為預(yù)防保健工作檢測心率、呼吸、步調(diào)等;遠(yuǎn)程病患管理(RPM)設(shè)備：內(nèi)置病患專用傳感器的特殊監(jiān)測設(shè)備。這些系統(tǒng)可以通過傳感器定制，以報(bào)告諸如心率等數(shù)據(jù)以及病患的姿勢(站立還是躺臥)。

不論是床邊監(jiān)測器，還是便攜式或配戴式監(jiān)測儀，所有的病患監(jiān)測設(shè)備都面臨著共同的挑戰(zhàn)：如何讓設(shè)備保持最新的軟件、校準(zhǔn)或保養(yǎng)記錄?又該如何發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障發(fā)生?

管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的好處

一次簡單的設(shè)備故障就會(huì)對病患檢測結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。并不驚奇的是，在困擾業(yè)界的問題中，監(jiān)測設(shè)備備用電池的故障高居榜首。系統(tǒng)自檢在該報(bào)警的時(shí)候沒有報(bào)警，而在其后最不該報(bào)警的時(shí)候又重新報(bào)警。

對于床邊監(jiān)護(hù)設(shè)備，其中央監(jiān)測功能可以報(bào)告故障，并執(zhí)行校正操作，從而避免嚴(yán)重的問題發(fā)生。

便攜式和配戴式監(jiān)測設(shè)備給設(shè)計(jì)人員帶來一系列更具挑戰(zhàn)性的問題。其中一個(gè)問題是：這兩大類設(shè)備是增長最快的市場，而互操作標(biāo)準(zhǔn)直到最近才真正成為關(guān)注焦點(diǎn)。例如，最近康體佳(Continua)健康聯(lián)盟指定了四個(gè)主要的互操作性接口：USB、藍(lán)牙、藍(lán)牙低功耗(BTLE)和ZigBee。這四種接口技術(shù)的共同點(diǎn)是，監(jiān)測設(shè)備必須上電并運(yùn)行(即處于服務(wù)狀態(tài))，才能通過這些接口發(fā)送報(bào)告，從而表明設(shè)備在使用中。當(dāng)將這些設(shè)備解除服務(wù)狀態(tài)時(shí)，監(jiān)測器與錯(cuò)誤信息通常會(huì)斷開聯(lián)系，從而增加了緩解甚至發(fā)現(xiàn)問題的難度。

便攜式和配戴式監(jiān)測設(shè)備還有一個(gè)更新、更難的挑戰(zhàn)，那就是為了防水防塵，便于清潔，而又不會(huì)損壞電子元器件，需要將這些設(shè)備進(jìn)行密封式設(shè)計(jì)。在這種情況下，增加連接器或在連接器上增加功能勢必會(huì)提高傳感器端口的體積、成本或系統(tǒng)復(fù)雜性。
讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)

通過工作狀態(tài)從生產(chǎn)過程獲取可讀、可靠的可追蹤數(shù)據(jù)源，對于管理這些設(shè)備非常有用。讓我們從生產(chǎn)過程開始來看看某些例子。很久以來，設(shè)備廠商都是在標(biāo)簽貼紙上采用很多代碼和其他壓縮方法來描述產(chǎn)品的制造日期、修訂版本、生產(chǎn)線/生產(chǎn)地點(diǎn)、序列號等產(chǎn)品信息，這類數(shù)據(jù)是質(zhì)量控制與設(shè)備追蹤所需的基本信息。

現(xiàn)今的系統(tǒng)需要選項(xiàng)配置、多個(gè)傳感器校準(zhǔn)常數(shù)、保養(yǎng)間隔等數(shù)據(jù)。某些系統(tǒng)還提供了用戶可編程“熱鍵”，讓護(hù)理機(jī)構(gòu)設(shè)置和鎖定這些功能。僅設(shè)備維護(hù)管理就需要如此多的數(shù)據(jù)，就不用說“檢查發(fā)動(dòng)機(jī)指示燈”的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)了。能夠記錄并實(shí)時(shí)讀取錯(cuò)誤事件可大幅降低設(shè)備的維護(hù)成本，減少檢修保養(yǎng)時(shí)間。

通過I2C接口給每臺設(shè)備連接一個(gè)電子標(biāo)簽，醫(yī)務(wù)人員即可記錄并實(shí)時(shí)讀取錯(cuò)誤事件。根據(jù)存儲(chǔ)器需求，這些雙接口存儲(chǔ)器芯片可以使用兼容的I2C總線分成多個(gè)邏輯存儲(chǔ)區(qū)，并共享同一根天線。這個(gè)解決方案不僅擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的潛力，而且，設(shè)計(jì)人員還可以在存儲(chǔ)器或任何邏輯區(qū)內(nèi)設(shè)置一個(gè)32位的安全密碼，建立存儲(chǔ)器訪問權(quán)限機(jī)制。

設(shè)計(jì)的簡單性讓設(shè)計(jì)人員能夠靈活地應(yīng)用這款雙接口電子標(biāo)簽?，F(xiàn)在你可能想問，假如在通過RFID讀寫數(shù)據(jù)的同時(shí)設(shè)備得到系統(tǒng)命令，那將會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果?大多數(shù)工程師都知道，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的系統(tǒng)通常是把復(fù)雜性轉(zhuǎn)移到芯片內(nèi)。例如：在意法半導(dǎo)體的M24LR64-R雙接口EEPROM存儲(chǔ)芯片中就有這樣一個(gè)電路，它能夠處理可能的并行通信，并從RF和I2C端驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)活動(dòng)。

監(jiān)測設(shè)備的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

病患監(jiān)測設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)與病患監(jiān)測地點(diǎn)和監(jiān)測內(nèi)容有關(guān)的復(fù)矩陣。不斷發(fā)展的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)要求密切跟蹤前文提到的設(shè)備制造和維護(hù)數(shù)據(jù)。另外一個(gè)很難處理的問題是假冒偽劣附件、傳感器和病患配戴的其它測量設(shè)備。對于直接插入的附件，設(shè)計(jì)人員可以在系統(tǒng)內(nèi)引入一個(gè)能夠讓主處理器讀取的數(shù)據(jù)加密方法，當(dāng)然，這個(gè)解決方案只適用于智能傳感器等產(chǎn)品。

對于一次性附件，設(shè)計(jì)人員可能想引入一個(gè)低成本的能夠讀取附件內(nèi)RFID標(biāo)簽的RFID讀寫器。那么，在雙接口RFID芯片內(nèi)可以編入一個(gè)安全的挑戰(zhàn)碼。當(dāng)新的或經(jīng)認(rèn)證的附件上市時(shí)，在監(jiān)測設(shè)備內(nèi)增加一個(gè)挑戰(zhàn)碼并不是難事。隨著假冒產(chǎn)品問題日趨嚴(yán)重，市場需要一個(gè)如上所述的可靠、低廉的解決方案。

ISO標(biāo)準(zhǔn)、互操作性和安全性

當(dāng)前技術(shù)采用了工作在13.56MHz頻帶的ISO/IEC 18000-3模式1空中接口協(xié)議(基于ISO 15693)。該標(biāo)準(zhǔn)支持的最遠(yuǎn)讀寫距離可達(dá)1米，具體取決于天線尺寸和其他因素。極低的工作電壓使得安全性非常高，并且在很多配置中都配有讀寫器，因此，這一標(biāo)準(zhǔn)在全世界廣泛使用。最近，我們還看到部分新上市的安卓手機(jī)安裝了兼容這種標(biāo)準(zhǔn)的讀寫器。

本文小結(jié)

設(shè)計(jì)人員的挑戰(zhàn)并未變得更輕松。幸運(yùn)地是，今天市場上可選的解決方案非常多，有些解決方案還能用于互不相關(guān)的行業(yè)。當(dāng)設(shè)計(jì)人員認(rèn)識到，利用一個(gè)低成本、低功耗且易于實(shí)現(xiàn)的器件能夠輕松解決一系列難題時(shí)，這種系統(tǒng)似乎在醫(yī)療市場上擁有更廣好的應(yīng)用前景。