加快移动医疗保健系统开发的关键技术

　　推动移动医疗保健从概念变成现实的几个因素包括老年人口的增长、医疗保健费用的增加、对远程医疗保健的需求，以及对健康生活和健身的增长意识和需求（图1）。过去，阻止这一概念成为现实的障碍是网络连接、安全性、可靠性以及低成本和低功耗等要求。

 

　　图1 ：医疗保健发展的推动因素。

　　人们做了大量的工作以便利用技术来改进医疗设备的质量和易用性。影响无线医疗解决方案的一个关键因素是要大大地缩小医疗设备的尺寸，使移动医疗保健设备遍布诊所、医生办公室乃至广大患者的家中（图2）。为实现这一点，设计人员必须彻底了解模拟和嵌入式处理、系统知识、支持基础设施架构、工艺技术以及医疗行业的发展演进，此外还必须始终满足医疗市场对质量和可靠性的高标准要求。

 

　　图2：无线技术对医疗保健的影响。

　　无线技术也分不同种类，通常以产生无线信号的方式来区分，目前主要的方式有调频无线技术、红外无线技术和蓝牙无线技术三种，其成本和特点也不尽相同。广泛应用于音响 键鼠等各项内容，有很好的发展前景。

　　假设满足天线传输窄带条件，即某一入射信号在各天线单元的响应输出只有相位差异而没有幅度变化，这些相位差异由入射信号到达各天线所走路线的长度差决定。若入射信号为平面波（只有一个入射方向），则这些相位差由载波波长、入射角度、天线位置分布确定。给定一组加权值、一定的入射信号强度，不同入射角度的信号由于在天线问的相位差不同，合并器后的输出信号强度也会不同。

　　近年来，随着蓝牙低功耗（BLE）和ANT等低功耗无线技术在智能电话和一些单模外围设备的广泛采用，一个使广大医生和护理人员能够无线连接医疗保健监控系统的生态系统应运而生。可能无法连接无线网关。由于人们常常在家里四处走动，所以如手表或首饰等可穿戴式设备可以自动将来自远处重量秤的缓冲数据传输到家中另一处的网关。

　　对大多数患者监控系统都而言，非常重要的一点是在确保移动性和系统灵活性的同时还需保证数据完整性。Wi-Fi和以太网是让医院对所有其设备进行组网并连接至患者家中的接口。患者穿戴上无线身体传感器网络设备后，护理人员就可以远程连接患者。利用医院的内部网络或链路，连接至患者的家庭安全系统、数据集成管理器甚至是一部手机便可实现这一点。这些数据传输给护理人员或呼叫中心，从而实现对患者家庭个人情况的不间断监测（图3）。康体佳健康联盟（Continua Health Alliance） 是一家由世界上的健康护理及技术公司组成，以改善个人健康的非赢利性、开放性产业联盟，旨在建立一个促进患者自主性的通用个人远程保健解决方案系统。此外，它还让人们和许多机构组织可以更好地管理健康。获得保健行业的急切需求，将进一步增加各种通用设备的使用，而这些设备的协同工作又会进一步完善保健生态系统。

 

图3 ：医疗保健监测生态系统

　　接口和标准

　　在努力建立互操作性医疗设备生态系统的过程中，康体佳健康联盟对通过传输协议（如USB、BLE和Zigbee等）连接至数据集成器（或管理器）的各种医疗设备进行了定义（图 4）。该联盟采用了许多现成的标准在各种医疗设备之间传输和接收数据。如果某个医疗设备厂商想要在其产品上使用“Continua”标识，必须通过一个严格的过程。

 

　　图4：无线接口和标准。

　　通信距离、数据速率和功耗都是选择某种无线接口时的关键考虑因素。蓝牙和BLE协议均具有一定的通信距离，并且拥有比Zigbee更高的数据速率。相比传统的蓝牙技术，BLE对传感器而言具有更高的功效，从而可以使用更小尺寸的电池。另一方面，Zigbee具有中等的数据速率和占空比，并且支持网状网络，从而允许在相同系统中使用多个传感器以实现更远的通信距离。

　　为外围设备选择正确的解决方案

　　为外围产品选择无线技术和解决方案时，产品设计人员需考虑一系列问题。

　　网络处理器与真正的单片机解决方案各有优点。网络处理器的优点是：接口简单，易于集成；无需现有应用程序代码端口。单芯片解决方案的优点是：通过减少 BOM 组件实现成本化；占用更少的板级空间，实现功耗优化。

　　当寻找一家可以提供整套解决方案的厂商，产品设计人员需要清楚自己的需求——您需要网络处理器还是单芯片解决方案？您要求一个完全兼容、集成的 BLE 堆栈吗？您需要单模式还是双模式支持？您要求配置文件，即一种易用接口吗？您要在模块中设计，还是要直接将芯片集成到板上？您需要 RF 设计支持吗？您要求第三方硬件、软件、系统集成支持吗？

　　根据产品和业务需要，产品设计人员可以选择不同的组合。TI 提供了多种可满足众多厂商各种需求的解决方案，从而让这一过程变得更加容易。

　　本文小结

　　从技术实现角度看，移动医疗保健产品的成功有赖于众多解决方案的供应情况。这些解决方案实现了便携性、网络接入和数据安全性。预计保健监测系统将迅速地从医院普及到普通家庭中，这将有助于医生和患者监控与患者健康相关的趋势和事件。