解決便攜式設(shè)備產(chǎn)品的低功耗的方案

目前，家庭醫(yī)療設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)施尚不成熟，涉及獨(dú)立設(shè)備(如血糖測(cè)試儀)，可通過(guò)USB收集數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)的設(shè)備/PC或可以通過(guò)藍(lán)牙連接到智能手機(jī)的簡(jiǎn)單顯示器。雖然所有這些設(shè)備都已在市場(chǎng)上占有一席之地，但“遠(yuǎn)程醫(yī)療”的真正好處將來(lái)自連接設(shè)備，無(wú)縫監(jiān)控更復(fù)雜的參數(shù)(如血壓，呼吸頻率或運(yùn)動(dòng))，并將這些信息安全地傳輸給醫(yī)療保健專業(yè)人員，適用于需要持續(xù)監(jiān)測(cè)的長(zhǎng)期或短期健康狀況的患者。

在這種情況下，對(duì)更復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施的需求是明確的：一個(gè)足夠安全以保護(hù)機(jī)密數(shù)據(jù)但又足夠靈活，允許設(shè)備輕松加入/離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)。家庭衛(wèi)生基礎(chǔ)設(shè)施的核心是“樞紐”或網(wǎng)關(guān)。通常，這將基于為此目的而設(shè)計(jì)的高度集成的解決方案，例如飛思卡爾的i.MX28系列。它構(gòu)成了家庭健康中心參考設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)(圖1)，飛思卡爾與iDigi遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用套件捆綁在一起。

圖1：飛思卡爾的家庭健康中心參考設(shè)計(jì)具備所需的所有基本功能。

i.MX28是一個(gè)基于ARM9內(nèi)核的應(yīng)用處理器系列(圖2)，集成了顯示，電源管理和連接功能。 LCD控制器支持觸摸感應(yīng)輸入，由飛思卡爾的觸摸傳感軟件套件(TSS)支持，其中包括支持各種不同材料和輸入(如旋轉(zhuǎn)，滑塊或鍵盤(pán))所需的算法。該套件可以部署在各種MCU上，包括基于32位ARM Cortex-M的Kinetis系列和8位S08系列，以及主機(jī)上的MPU，或者卸載到更小，更低成本的MCU上。這些HMI將成為必須易于清潔或能夠在各種醫(yī)療環(huán)境中運(yùn)行的設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。

圖2：飛思卡爾基于ARM9的i.MX28系列集成了開(kāi)發(fā)家庭健康中心網(wǎng)關(guān)所需的關(guān)鍵功能。

連接性

連接醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備的開(kāi)發(fā)和部署將嚴(yán)重依賴通信標(biāo)準(zhǔn);市場(chǎng)已經(jīng)明確表示它不會(huì)支持封閉的生態(tài)系統(tǒng)，因此為了鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)家庭健康設(shè)備的必要投資，業(yè)界已經(jīng)支持開(kāi)發(fā)有線和無(wú)線配置文件，以滿足醫(yī)療設(shè)備的特定需求。

最值得注意的是，對(duì)于無(wú)線，Bluetooth SIG的醫(yī)療設(shè)備工作組已經(jīng)開(kāi)發(fā)了健康設(shè)備配置文件(HDP)，而USB組織已經(jīng)定義了個(gè)人醫(yī)療保健設(shè)備類(PHDC)。兩者都被康體佳健康聯(lián)盟采用。

藍(lán)牙低功耗在運(yùn)行HDP的醫(yī)療設(shè)備用例中的一個(gè)好處是，它支持與基于Web的應(yīng)用程序的通信，而無(wú)需通過(guò)智能手機(jī)或PC;相反，設(shè)備可以直接與網(wǎng)關(guān)通信(如前所述)，從而進(jìn)一步增加了家庭健康網(wǎng)絡(luò)的安全憑證。

使用這些協(xié)議中的一個(gè)或兩個(gè)傳輸敏感醫(yī)療數(shù)據(jù)需要MCU不僅能夠?qū)崿F(xiàn)軟件，還能提供立法現(xiàn)在所需的額外安全級(jí)別。由于藍(lán)牙堆棧使用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)，所選擇的MCU需要能夠支持這一點(diǎn);一個(gè)例子是德州儀器的MSP430FR59xx系列。由于多種原因，TI將此特定版本的MSP430產(chǎn)品組合定位為適用于便攜式醫(yī)療設(shè)備。首先，它基于TI最新的超低功耗“Wolverine”技術(shù)平臺(tái)，使其立即有利于電池供電設(shè)備。其次，它集成了FRAM存儲(chǔ)器，它既具有近乎無(wú)限的讀/寫(xiě)周期的低功耗技術(shù)，又具有防篡改功能。該器件還通過(guò)其256位AES硬件支持安全應(yīng)用，并允許鎖定內(nèi)存段以保護(hù)IP并提供安全的數(shù)據(jù)記錄。

應(yīng)用

隨著患者對(duì)便攜式醫(yī)療設(shè)備越來(lái)越熟悉和熟悉，設(shè)備的范圍將進(jìn)一步增加。今天，可用的設(shè)備范圍涵蓋患者監(jiān)測(cè)設(shè)備的血壓或血糖(圖3)，一個(gè)提供一系列患者監(jiān)測(cè)功能的設(shè)備(圖4)，環(huán)境調(diào)節(jié)，如氧氣濃縮器(用于增加小面積的氧氣量，如面具)。

圖3：Microchip的血壓監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)。

圖4：Microchip的設(shè)計(jì)多功能病人監(jiān)護(hù)儀。

然而，其中一個(gè)更具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用是離子電滲療法;通過(guò)皮膚輸送藥物的過(guò)程(透皮)。這涉及使用電流驅(qū)動(dòng)通過(guò)皮膚的電荷化合物。這使得這類設(shè)備牢固地處于“可穿戴”級(jí)別，因?yàn)樗幬锿ǔＪ褂靡淮涡再N片進(jìn)行部署，并且此類設(shè)備的最大挑戰(zhàn)之一是尺寸，因?yàn)橘N片必須包含所有電子設(shè)備和電池。 Microchip認(rèn)為它以PIC10F322的形式提供了該應(yīng)用的解決方案;采用6引腳封裝的8位MCU。盡管它的大小 - 只有35條指令 - 它集成了：核心，閃存和ADC;可配置的邏輯單元;互補(bǔ)波形發(fā)生器;固定電壓參考;數(shù)控振蕩器;溫度指示器，PWM模塊以及多個(gè)定時(shí)器。

在規(guī)模的另一端，PIC32MX5xx/6xx/7xx系列器件建議用于患者監(jiān)護(hù)解決方案，具有32位MIPS M4K內(nèi)核，可連接高達(dá)512 KB的閃存和高達(dá)128 KB的SRAM。這些憑證使該系列更適用于采用高端圖形接口的應(yīng)用程序，并且能夠處理多任務(wù)應(yīng)用程序軟件。