行業(yè)分析師預(yù)測，到2016年，部署的個人健康監(jiān)測設(shè)備數(shù)量將從目前的約500萬增加到明年的約1000萬。必要時，這些裝置必須小，不引人注意且易于維護(hù) - 通常由患者自己進(jìn)行。由于健康監(jiān)測的性質(zhì)，設(shè)備可能還需要密封，或者至少使用醫(yī)用級清潔劑進(jìn)行清潔。這表明需要無線連接和無線充電。由于他們可能需要在不中斷的情況下長時間保持運(yùn)行，因此對低功耗解決方案的需求也變得明顯。

另一個必要的功能是需要安全性; 1996年在美國頒布的“健康保險流通與責(zé)任法案”（HIPAA）只是立法如何確保數(shù)據(jù)安全的一個例子。 OEM將實施必要的安全級別以維持對此類法規(guī)的遵守。如今，許多MCU都具有嵌入式安全功能，而目前大批量部署的所有通信協(xié)議都內(nèi)置了安全元件。滿足家庭健康設(shè)備預(yù)期需求的關(guān)鍵是將市場需求與可用技術(shù)能力相匹配，并在必要時開發(fā)新的解決方案。

Ad-hoc基礎(chǔ)設(shè)施

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（如血糖測試儀），可通過USB收集數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問的設(shè)備/PC或可以通過藍(lán)牙連接到智能手機(jī)的簡單顯示器。雖然所有這些設(shè)備都已在市場上占有一席之地，但“遠(yuǎn)程醫(yī)療”的真正好處將來自連接設(shè)備，無縫監(jiān)控更復(fù)雜的參數(shù)（如血壓，呼吸頻率或運(yùn)動），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)測的長期或短期健康狀況的患者。

在這種情況下，對更復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施的需求是明確的：一個足夠安全以保護(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)計具備所需的所有基本功能。

i.MX28是一個基于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）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)備的開發(fā)和部署將嚴(yán)重依賴通信標(biāo)準(zhǔn);市場已經(jīng)明確表示它不會支持封閉的生態(tài)系統(tǒng)，因此為了鼓勵開發(fā)家庭健康設(shè)備的必要投資，業(yè)界已經(jīng)支持開發(fā)有線和無線配置文件，以滿足醫(yī)療設(shè)備的特定需求。

最值得注意的是，對于無線，Bluetooth SIG的醫(yī)療設(shè)備工作組已經(jīng)開發(fā)了健康設(shè)備配置文件（HDP），而USB組織已經(jīng)定義了個人醫(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)備用例中的一個好處是，它支持與基于Web的應(yīng)用程序的通信，而無需通過智能手機(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)議中的一個或兩個傳輸敏感醫(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別。由于藍(lán)牙堆棧使用高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES），所選擇的MCU需要能夠支持這一點(diǎn);一個例子是德州儀器的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，使其立即有利于電池供電設(shè)備。其次，它集成了FRAM存儲器，它既具有近乎無限的讀/寫周期的低功耗技術(shù)，又具有防篡改功能。該器件還通過其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

隨著患者對便攜式醫(yī)療設(shè)備越來越熟悉和熟悉，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)測設(shè)備的血壓或血糖（圖3），一個提供一系列患者監(jiān)測功能的設(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)測設(shè)計。

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

然而，其中一個更具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用是離子電滲療法;通過皮膚輸送藥物的過程（透皮）。這涉及使用電流驅(qū)動通過皮膚的電荷化合物。這使得這類設(shè)備牢固地處于“可穿戴”級別，因為藥物通常使用一次性貼片進(jìn)行部署，并且此類設(shè)備的最大挑戰(zhàn)之一是尺寸，因為貼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模塊以及多個定時器。

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。

結(jié)論

便攜式醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用的潛力幾乎是無限的;不僅普通人群的壽命更長，而且傳感器技術(shù)的進(jìn)步將繼續(xù)使更小的設(shè)備能夠監(jiān)測更廣泛的條件，而超聲波等傳統(tǒng)診斷設(shè)備的小型化正在將更先進(jìn)的設(shè)備投入到手中。耐心。提供與這些設(shè)備的連接將使醫(yī)療專業(yè)人員能夠管理更遠(yuǎn)距離的更多患者的需求。人們普遍認(rèn)為醫(yī)療保健的負(fù)擔(dān)正以驚人的速度增長，但通過利用技術(shù)進(jìn)步和開發(fā)更安全的解決方案，我們有能力減輕負(fù)擔(dān)，改善生活質(zhì)量甚至發(fā)現(xiàn)潛在的嚴(yán)重疾病人口增長的時間要快得多。