便携式设备产品的低功耗解决方案

行业分析师预测，到2016年，部署的个人健康监测设备数量将从目前的约500万增加到明年的约1000万。必要时，这些装置必须小，不引人注意且易于维护 - 通常由患者自己进行。由于健康监测的性质，设备可能还需要密封，或者至少使用医用级清洁剂进行清洁。这表明需要无线连接和无线充电。由于他们可能需要在不中断的情况下长时间保持运行，因此对低功耗解决方案的需求也变得明显。

另一个必要的功能是需要安全性; 1996年在美国颁布的“健康保险流通与责任法案”（HIPAA）只是立法如何确保数据安全的一个例子。 OEM将实施必要的安全级别以维持对此类法规的遵守。如今，许多MCU都具有嵌入式安全功能，而目前大批量部署的所有通信协议都内置了安全元件。满足家庭健康设备预期需求的关键是将市场需求与可用技术能力相匹配，并在必要时开发新的解决方案。

Ad-hoc基础设施

目前，家庭医疗设备的基础设施尚不成熟，涉及独立设备（如血糖测试仪），可通过USB收集数据进行访问的设备/PC或可以通过蓝牙连接到智能手机的简单显示器。虽然所有这些设备都已在市场上占有一席之地，但“远程医疗”的真正好处将来自连接设备，无缝监控更复杂的参数（如血压，呼吸频率或运动），并将这些信息安全地传输给医疗保健专业人员，适用于需要持续监测的长期或短期健康状况的患者。

在这种情况下，对更复杂的基础设施的需求是明确的：一个足够安全以保护机密数据但又足够灵活，允许设备轻松加入/离开网络。家庭卫生基础设施的核心是“枢纽”或网关。通常，这将基于为此目的而设计的高度集成的解决方案，例如飞思卡尔的i.MX28系列。它构成了家庭健康中心参考设计的基础（图1），飞思卡尔与iDigi远程医疗应用套件捆绑在一起。

图1：飞思卡尔的家庭健康中心参考设计具备所需的所有基本功能。

i.MX28是一个基于ARM9内核的应用处理器系列（图2），集成了显示，电源管理和连接功能。 LCD控制器支持触摸感应输入，由飞思卡尔的触摸传感软件套件（TSS）支持，其中包括支持各种不同材料和输入（如旋转，滑块或键盘）所需的算法。该套件可以部署在各种MCU上，包括基于32位ARM Cortex-M的Kinetis系列和8位S08系列，以及主机上的MPU，或者卸载到更小，更低成本的MCU上。这些HMI将成为必须易于清洁或能够在各种医疗环境中运行的设备的标准。

图2：飞思卡尔基于ARM9的i.MX28系列集成了开发家庭健康中心网关所需的关键功能。

连接性

连接医疗监控设备的开发和部署将严重依赖通信标准;市场已经明确表示它不会支持封闭的生态系统，因此为了鼓励开发家庭健康设备的必要投资，业界已经支持开发有线和无线配置文件，以满足医疗设备的特定需求。

最值得注意的是，对于无线，Bluetooth SIG的医疗设备工作组已经开发了健康设备配置文件（HDP），而USB组织已经定义了个人医疗保健设备类（PHDC）。两者都被康体佳健康联盟采用。

蓝牙低功耗在运行HDP的医疗设备用例中的一个好处是，它支持与基于Web的应用程序的通信，而无需通过智能手机或PC;相反，设备可以直接与网关通信（如前所述），从而进一步增加了家庭健康网络的安全凭证。

使用这些协议中的一个或两个传输敏感医疗数据需要MCU不仅能够实现软件，还能提供立法现在所需的额外安全级别。由于蓝牙堆栈使用高级加密标准（AES），所选择的MCU需要能够支持这一点;一个例子是德州仪器的MSP430FR59xx系列。由于多种原因，TI将此特定版本的MSP430产品组合定位为适用于便携式医疗设备。首先，它基于TI最新的超低功耗“Wolverine”技术平台，使其立即有利于电池供电设备。其次，它集成了FRAM存储器，它既具有近乎无限的读/写周期的低功耗技术，又具有防篡改功能。该器件还通过其256位AES硬件支持安全应用，并允许锁定内存段以保护IP并提供安全的数据记录。

应用

随着患者对便携式医疗设备越来越熟悉和熟悉，设备的范围将进一步增加。今天，可用的设备范围涵盖患者监测设备的血压或血糖（图3），一个提供一系列患者监测功能的设备（图4），环境调节，如氧气浓缩器（用于增加小面积的氧气量，如面具）。

图3：Microchip的血压监测设计。

图4：Microchip的设计多功能病人监护仪。

然而，其中一个更具挑战性的应用是离子电渗疗法;通过皮肤输送药物的过程（透皮）。这涉及使用电流驱动通过皮肤的电荷化合物。这使得这类设备牢固地处于“可穿戴”级别，因为药物通常使用一次性贴片进行部署，并且此类设备的最大挑战之一是尺寸，因为贴片必须包含所有电子设备和电池。 Microchip认为它以PIC10F322的形式提供了该应用的解决方案;采用6引脚封装的8位MCU。尽管它的大小 - 只有35条指令 - 它集成了：核心，闪存和ADC;可配置的逻辑单元;互补波形发生器;固定电压参考;数控振荡器;温度指示器，PWM模块以及多个定时器。

在规模的另一端，PIC32MX5xx/6xx/7xx系列器件建议用于患者监护解决方案，具有32位MIPS M4K内核，可连接高达512 KB的闪存和高达128 KB的SRAM。这些凭证使该系列更适用于采用高端图形接口的应用程序，并且能够处理多任务应用程序软件。

结论

便携式医疗设备应用的潜力几乎是无限的;不仅普通人群的寿命更长，而且传感器技术的进步将继续使更小的设备能够监测更广泛的条件，而超声波等传统诊断设备的小型化正在将更先进的设备投入到手中。耐心。提供与这些设备的连接将使医疗专业人员能够管理更远距离的更多患者的需求。人们普遍认为医疗保健的负担正以惊人的速度增长，但通过利用技术进步和开发更安全的解决方案，我们有能力减轻负担，改善生活质量甚至发现潜在的严重疾病人口增长的时间要快得多。