穿戴式医疗设备想迎来在日常生活中随处可见的时代 开发必须面面俱到

医疗电子

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总有一天,可佩戴的可携式医疗设备将在我们的日常生活中随处可见。事实上,我们不会再将它们视为“设备”,而是更在意它们提供的各种服务。随着无线连接的持续发展,以及医疗行业向门诊服务模式的转变,设备研发人员如果能够提前预测到未来需求并充分加以利用,则将迎来真正的时代。

当然,设备研发人员必须满足非常严格的制造要求。可穿戴医疗设备必须外形小巧,能够持续保持连接,并且具有较长的电池续航时间,并能提供更多计算资源。市场竞争日趋复杂且日益激烈,而设备研发人员必须在这样的市场中生存下来。为了达到这个目标,设备研发人员必须构建快速、灵活、轻巧而又具成本效益的平台(图1)。

穿戴式

图4 结构化电源框架优化开发工作。

RTOS用于穿戴式产品遭逢阻碍

为了适应可穿戴医疗设备的物理外形参数,电子设备能够容纳组件的空间很小,散热能力也比较有限。散热问题和功耗问题一直都是需要努力解决的两大问题。由于物理尺寸限制,导致我们通常选择微控制器(MCU)片上系统单芯片(SoC)作为内核处理引擎。

虽然这些组件可以容纳很多不同尺寸的外围,但由于内存容量问题,无法控制内存的几何形状。每个应用程序都需要更多存储空间,而小型设备中的内存,包括易失性和非易失性内存更是如此。设备研发人员最不希望看到的就是应用程序与RTOS争夺资源。正是这个问题妨碍了通用操作系统进入可穿戴医疗设备领域。考虑采用某个RTOS时,它必须能够在代码和数据需求方面都压缩到最小,以完美贴合2K精简内核,如此就更能够在最为低端的设备领域中经久不衰。这个RTOS还必须能够扩展,以运行功能最全面的服务,例如蜂窝移动通讯。如果做不到,设备研发人员必须尝试支持跨越多个应用程序环境的应用程序。

高适应性/可扩展性RTOS环境满足穿戴医疗设备产品要求

有些人还记得,在个人计算机(PC)革命兴起初期,广告商、营销人员和科技杂志关注的焦点是时钟速度、总线大小和其他技术细节,而现代设备的唯一判定标准是终端使用者体验。有些开发者在工程方面取得了重大突破,让腕带能够运行大量指令,这可能是在同行之间夸耀的资本,但并非决定性的因素,这就迫使设备研发人员必须用最少的硬件提供最丰富的功能。无论是最小的内存、最慢的时钟(设备限制或实际使用),还是体积最小的电池,工程师都能够在设备中(很多情况下是一次性设备)提供神奇的功能。

当今的市场需要更为复杂多样、物超所值而又先进的底层硬件,要在这样的市场之中生存下来,应用程序必须在功能强大且非常灵活的平台上运行。这种平台必须非常精简,同时还能够优化特定硬件特性。

这种平台不再完全取决于处理架构或外围设备集合,还要取决于它为开发者提供的程序设计环境。满足这些条件的标准平台,例如Windows、Android、iOS、Linux等操作系统,超出了最低硬件要求的底限。一旦超出这些底限,则无法满足可穿戴医疗设备在价格、电源和物理限制方面的要求。因此,需要具有高适应性和可扩展性的RTOS环境,用以取代裸机系统,满足对功能全面的低端操作系统的需求。

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