低功耗蓝牙便携设备帮助癫痫患者更好进行治疗及管理

科幻小说经常预言科技的进步，有朝一日可能成为我们日常现实的一部分。从手机到智能手表，从虚拟现实头盔到自动驾驶汽车，曾经看似纯粹的幻想正在迅速成为我们生活中无缝互联的一部分。
 

如今的便携式医疗设备提供了持续监测、实时警报、机器学习(ML)分析，以及与医生的虚拟或远程云连接诊疗，以获得即时帮助。随着许多医学领域的持续进步得以提供即时反馈，包括实时远程保健服务。有一种全球疾病尤其值得关注，技术创新为这种疾病提供了令人兴奋的突破机会，可以改变许多人的生活。

据世界卫生组织统计，全世界有5,000多万人患有癫痫症；其中近80%生活在低收入和中等收入国家。此外，如果得到适当的诊断和治疗，估计有70%的癫痫患者可以不再发作。考虑到嵌入式物联网设备的最新进展，我们能做些什么来解决这个问题?

针对癫痫症患者的无线监控应用

为此，美国的癫痫专家克拉克博士启动了名叫“Project Epidet”的开发计划，重点是开发一种为癫痫患者的护理人员提供早期预警系统的设备。这款设备为用户友好的无线设备，佩戴舒适，适合非医务人员使用。它可以检测出许多类型的癫痫发作，通常是在患者不知道或不记得事件时立即提醒护理人员。通过持续监测和收集数据，Project Epidet将能够记录数据，并建立缉获事件的历史记录。这些数据可以用于预测未来的事件，提醒患者采取预防措施。

Project Epidet项目是与Silicon Labs合作，基于Silicon Labs的EFR32BG22 SoC，应用MCU，蓝牙5.2连接，超低功耗，小巧的尺寸，和一系列用于传感器集成的外围设备。

以研究自主特征——皮肤电流测量法(皮肤电导)、温度和加速度测量法(测量运动)，这些影响睡眠和其他参数的特征，更好地利用数据预测癫痫何时开始发作。还有包括如何使用心率和其他参数来定义不同的癫痫类型。这样的设备可以从根本上改变我们看待患者的方式，改善癫痫管理的途径。这意味着所有相关人员都将从该设备中受益:患者、他们的家人和/或护理人员，以及医疗保健提供者。对病人来说，这是一种保护，对家庭/照顾者来说，它提供了保证，他们将能够在必要时进行干预。对于提供者，它将确定真正的癫痫发作频率，并允许加快决策和护理管理。

以用户为中心的物联网设计

同样智汉科技以BG22 SoC系列的EFR32BG22C224F512GM32设计开发了一款低功耗蓝牙模块 RC224GM，该模块集成了一个ARM Cortex-M33核心，它的运行频率高达76.8 MHz，包含352kB Flash (512k品种可用)和32kB RAM。它还有一个独立的Cortex-M0+内核驱动蓝牙无线电子系统，这使得M33和足够的内存可用来处理应用程序和数据处理算法。这使Project Epidet能够获得检测各种各样类型所需数据的频率和分辨率，在设备上本地处理所有数据，并利用蓝牙无线电发送结案结果，并向护理人员提供必要的更新，并通过云进行记录和进一步分析。
 

RC224GM为用户无需考虑RF设计即可提供完整的RF解决方案，从而缩短产品开发周期。且充分利用EFR32BG22的功能和外围器件，可以为要求苛刻的应用提供保障与支持，同时简化了设计并降低了BOM成本。

针对便携式设备的能耗设计

RC224GM也为便携式医疗应用设计权衡了尺寸、功耗、电池类型和形状等因素。设计标准部分是由BG22 SoC的低功耗驱动的，因为它运行应用程序并通过优化的低功耗蓝牙连接处理周期性传输，结合各种传感器、信号链上的组件和存储数据样本所需的外部EEPROM的功耗。数据采集是电力消耗预算的重要组成部分。需要巧妙的技术和优化来避免在默认情况下持续监控所有传感器，从而降低设备的平均功耗。同时也需要提供一种方便的方式给设备中的电池充电。

最大限度延长应用的电池寿命的关键是，RC224GM在活跃时每兆赫仅消耗27uA，在最低睡眠状态下工作为1.2uA。这款电源优化设备提供了5种能量模式：EM0(完全运行)、EM1(睡眠)、EM2(深度睡眠)、EM3(停止)和EM4(关闭)。根据不同的模式，可以启用或禁用各种架构组件，使系统能够优化设备的总体功率预算。

此外，利用传感器中断和蓝牙功能，最大限度地减少TX/RX时间节省整体电力。RFSense是EFR32无线MCU系列设备的另一个独特功能，可以从EM2甚至EM4电源模式“唤醒”MCU，进一步为设备节省电力。

嵌入智汉科技的从机透传协议程序，可实现AT指令串口通信：用户MCU可以通过 RC224GM 的通用串口和移动设备进行双向通讯，用户也可以通过特定的串口 AT 指令，对某些通讯参数进行管理控制。用户数据的具体含义由上层应用程序自行定义。移动设备可以通过 APP 对 RC224GM 进行写操作，写入的数据将通过串口发送给用户的 MCU。

RC224GM 收到来自用户 MCU 串口的数据包后，将自动转发给移动设备。用户使用 RC224GM 从机透传模块可自行配置普通BLE模式、Beacon和Eddystone模式，支持AT指令调整蓝牙连接间隔，控制不同的转发速率；还能调整发射功率、修改广播间隔、修改串口波特率等参数。

结语
 

微电子技术的进步使器件变得小型化，企业可以提供更多带有微小电子封装的小型设备，包括一个应用微控制器单元(MCU)，无线连接，模拟外设，通用I/O，集成各种电源，以及根据想要收集的数据接口各种传感器的能力。为像克拉克博士和其他便携式医疗设备的团队这样的创新者开辟了新的设计途径。

审核编辑 黄昊宇