提高醫(yī)療保健及疾病監(jiān)控設(shè)備的資料存取和軟件升級能力 - 全文

　　電子發(fā)燒友網(wǎng)訊：疾病監(jiān)控設(shè)備通常用于測量患者的生命跡象，例如，血壓、心率等參數(shù)，管理這些重要資料的要求遠遠超出了簡單的庫存控制范圍，需要設(shè)備能夠提供設(shè)備檢查、校準和自我檢測結(jié)果，并具有安全升級功能，同時最大幅度地降低設(shè)備故障停機時間。維修人員經(jīng)常把記錄維修資料的標簽粘貼在設(shè)備上，由于需要記錄大量資料，過一段時間后逐漸損壞，標簽貼紙不再是一個合理的選擇。隨著技術(shù)迅猛發(fā)展，疾病監(jiān)控設(shè)備通常需要軟件升級。

　　與靜態(tài)的標簽貼紙不同，動態(tài)的雙界面RFID EEPROM電子標簽解決方案則能夠記錄測量參數(shù)，以備日后讀取，還能把新資料登錄系統(tǒng)，例如，校準常量和檢查信息，而且無需外接任何外部連接器。雙界面電子標簽可通過I2C界面連接疾病監(jiān)控設(shè)備，當設(shè)備正在執(zhí)行時，設(shè)備可以通過I2C界面讀寫電子標簽。即便疾病監(jiān)控設(shè)備沒有工作，醫(yī)務(wù)人員也可以通過一個普通的符合ISO 15693 13.56 MHz RFID標準的電子標簽讀寫器讀寫電子標簽的資料，因為能夠確保資料最新、安全且隨時讀寫，雙界面存儲讓射頻識別技術(shù)鏈變得更加完美。

　　雙界面無源RFID系統(tǒng)的目標應(yīng)用包括設(shè)備保養(yǎng)條件及記錄、授權(quán)附件驗證、傳感器、假冒商品識別、一次性用品重復(fù)使用控制、增加新的授權(quán)產(chǎn)品。當監(jiān)控設(shè)備工作或待機時，操作人員可以通過監(jiān)控設(shè)備讀寫雙界面RFID內(nèi)的資料，當設(shè)備關(guān)機時，操作人員可以使用電子標簽讀寫器管理雙界面RFID內(nèi)的資料，這一大優(yōu)點為設(shè)計人員開創(chuàng)更多的機會。

　　疾病監(jiān)控系統(tǒng)分類

　　疾病監(jiān)控系統(tǒng)通常分為三大類：床邊監(jiān)控儀、便攜式手持監(jiān)控儀和人體配戴式監(jiān)控儀。

　　床邊監(jiān)控儀在提供醫(yī)療監(jiān)控診斷信息方面起著重要作用，在醫(yī)療保健專業(yè)人員所需的監(jiān)控信息中，床邊監(jiān)控儀提供的信息所占比例越來越大。床邊監(jiān)控設(shè)備通常被安裝到重要的密集型護理的監(jiān)護區(qū)，例如，重癥病房，目前大多數(shù)床邊監(jiān)控設(shè)備都能通過醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)與中央監(jiān)控系統(tǒng)連接，通過設(shè)施網(wǎng)絡(luò)交換資料。

　　便攜監(jiān)控儀的管理具有不小的挑戰(zhàn)性，因為這類設(shè)備似乎能夠“離開群體甚至迷路”。雖然查看設(shè)備位置不在本文討論范圍內(nèi)，但是了解設(shè)備發(fā)生了何種狀況對確保設(shè)備連續(xù)達標和驗證設(shè)備主人身份有很大的幫助。

　　人體配戴式監(jiān)控儀雖然不是新發(fā)明，但是，隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代，測量方式和資料量正在快速增加，這正是一個雙界面RFID解決方案的用武之地。作為連接系統(tǒng)內(nèi)部工作的閘道，雙界面RFID解決方案與監(jiān)控設(shè)備相連無需糾纏不清的連接線，因此可提高監(jiān)控儀的實用性和使用壽命。

　　人體配戴式監(jiān)控儀還可以再分為以下幾個類別：

　　? 移動/配戴式個人監(jiān)控儀（MPM）：配戴式個人監(jiān)控設(shè)備即時監(jiān)控慢性病癥患者的生命特征活動，并儲存和轉(zhuǎn)發(fā)測量資料或者報警。

　　? 移動聚合器：能夠通過移動無線技術(shù)報告患者狀態(tài)的有或無外接傳感器的智能手機類設(shè)備。

　　? 配戴式醫(yī)療保健設(shè)備：配戴在手腕/手臂/胸部的醫(yī)療保健設(shè)備或嵌在鞋和襯衫織物內(nèi)的傳感器，用于檢測心率、呼吸、步調(diào)等生命活動特征。

　　? 遠距患者管理（RPM）設(shè)備：內(nèi)建患者專用傳感器的特殊監(jiān)控設(shè)備。這些系統(tǒng)配備醫(yī)院專門為患者定制的傳感器，能夠報告所有的生命跡象參數(shù)，例如，心率、患者的姿勢（站立還是倒臥）。

　　不論是床邊監(jiān)控器，還是便攜或配戴式監(jiān)控儀，所有的疾病監(jiān)控設(shè)備都面臨共同的挑戰(zhàn)：如何讓設(shè)備保持最新的軟件、校準資料或保養(yǎng)記錄？如何發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備？

　　管理系統(tǒng)資料的好處

　　一次簡單的設(shè)備故障就會對疾病檢測報告結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。毫無疑問，在困擾業(yè)界多年的問題中，監(jiān)控設(shè)備備用電池故障始終高居榜首。系統(tǒng)自我檢測在該報警的時候沒有報警，而在不該報警的時候報警。對于床邊監(jiān)控設(shè)備，中央監(jiān)控功能可以報告故障，并派維修人員排除故障，從而能夠避免嚴重的問題發(fā)生。

　　便攜式和身體配戴式監(jiān)控設(shè)備給設(shè)計人員帶來一系列更具挑戰(zhàn)性的問題。其中一個問題是，這兩大設(shè)備是增長最快的市場，而交互操作標準直到最近才真正成為人們關(guān)注的焦點。例如，最近，康體佳健康聯(lián)盟指定四個主要的互通性界面：USB、藍牙、低功耗藍牙 （BTLE）和 ZigBee。這四種界面技術(shù)的共同點是，監(jiān)控設(shè)備必須上電且執(zhí)行（即執(zhí)行監(jiān)控功能），才能通過這些界面報告故障，指示設(shè)備工作正常。當關(guān)閉這些設(shè)備時，監(jiān)控器與錯誤信息通常會斷開聯(lián)系，從而增加了減少甚至發(fā)現(xiàn)任何問題的難度。

　　便攜式和身體配戴式監(jiān)控設(shè)備還有另一個新出現(xiàn)的挑戰(zhàn)性，為了防水和防塵，便于清潔，不會損壞電子元件，今天的便攜式和身體配戴式監(jiān)控設(shè)備都採用整體密封式設(shè)計，在這種情況下，增加連接器或在連接器上增加功能勢必提高傳感器端的體積、成本或系統(tǒng)復(fù)雜性。

　　讀寫相關(guān)資料

　　掌握可讀的且可靠的追溯性產(chǎn)品信息資料，了解從生產(chǎn)線到工作狀態(tài)的全部產(chǎn)品信息，對于管理執(zhí)行這些資產(chǎn)（監(jiān)控設(shè)備）非常有用。很久以來，設(shè)備廠商都是在標簽貼紙上用代碼簡明地描述產(chǎn)品的制造日期、修訂版本、生產(chǎn)線/工廠、序號等產(chǎn)品信息，然后把這些標簽粘貼在相關(guān)產(chǎn)品上，這類資料是品質(zhì)控制與設(shè)備信息追溯所需的基本信息。

　　今天的系統(tǒng)需要選項配置、多個傳感器校準常數(shù)、保養(yǎng)間隔等資料。某些系統(tǒng)還提供使用者可程式設(shè)計“熱鍵”，讓用戶設(shè)置和鎖定這些功能，僅設(shè)備維護管理就需要如此多的資料，就不用說“檢查發(fā)動機狀態(tài)指示燈”的即時資料了。能夠記錄并即時讀取錯誤事件可大幅降低設(shè)備的維護成本，減少檢修保養(yǎng)時間。

　　通過I2C界面給每臺設(shè)備連接一個電子標簽，醫(yī)務(wù)人員即可記錄并即時讀取錯誤事件。

　　雙界面存儲靈活多用

　　根據(jù)存儲需求，這些雙界面存儲芯片可以分成多個邏輯儲存區(qū)，共用同一條I2C相容匯流排和天線。這個解決方案不僅擴大了存儲的應(yīng)用范圍，而且，設(shè)計人員還可以在存儲或任何一個邏輯區(qū)內(nèi)設(shè)置一個32位員安全密碼，建立存儲存取權(quán)限機制。

　　
圖 M24LR64雙界面RFID EEPROM

　　設(shè)計的簡單性讓設(shè)計人員能夠靈活地應(yīng)用這款雙界面電子標簽。現(xiàn)在你可能想問，假如正在讀寫電子標簽時設(shè)備同時得到系統(tǒng)命令，那將會出現(xiàn)什么樣的結(jié)果？大多數(shù)工程師都知道，設(shè)計一個簡單的系統(tǒng)通常是把復(fù)雜性轉(zhuǎn)移到芯片內(nèi)。例如，在意法半導體的M24LR64雙界面RFID EEPROM芯片中就有這樣一個電路，它能夠處理可能發(fā)生的并行通信，從RF和I2C 端驅(qū)動系統(tǒng)活動。

　　監(jiān)控設(shè)備的設(shè)計標準

　　疾病監(jiān)控設(shè)備設(shè)計標準是一個與患者的監(jiān)控地點和監(jiān)控內(nèi)容有關(guān)的復(fù)雜的數(shù)列。不斷發(fā)展的技術(shù)和標準要求密切跟蹤前文提到的設(shè)備制造和維護資料。另外一個很難處理的問題是偽劣假冒的附件、傳感器和患者身體配戴的其它測量設(shè)備。對于直接插入的附件，設(shè)計人員可以在系統(tǒng)內(nèi)引入一個能夠讓主處理器讀取的資料加密方法，當然，這個解決方案只適用于智能傳感器等產(chǎn)品。對于一次性附件，設(shè)計人員可能想引入一個低成本的能夠讀寫附件內(nèi)的電子標簽的讀寫器，然后在雙界面RFID芯片內(nèi)寫入一個安全的設(shè)備代碼（Challenge Code）。

　　
圖 示例：增加一個驗證一次性附件身份的讀寫器

　　當新設(shè)備或認證設(shè)備上市時，在監(jiān)控設(shè)備內(nèi)增加一個設(shè)備代碼不是一件難事。隨著偽劣假冒產(chǎn)品問題日趨嚴重，市場需要一個像M24LR64雙界面RFID EEPROM芯片一樣的可靠且低廉的解決方案。

　　ISO標準，互通性，安全性

　　當前射頻識別技術(shù)採用 13.56 MHz的ISO/IEC 18000-3模式1空中界面協(xié)定（基于ISO 15693）。這個標準的最遠讀寫距離為1米，具體距離取決于天線的大小等因素。由于工作電能極低，安全性非常高，這個射頻識別標準已被全球廣泛用于各種設(shè)備中，最近我們還看到部分新上市Android手機安裝了相容這種標準的讀寫器。

　　結(jié)論

　　設(shè)計人員的挑戰(zhàn)并沒有變得比以前更輕松，幸運的是，今天市場上可選的解決方案非常多，有些解決方案還能用于互不相關(guān)的行業(yè)。當設(shè)計人員認識到，利用一個低成本、低功耗且易于實現(xiàn)的芯片能夠輕松解決一系列難題時，這種系統(tǒng)似乎在醫(yī)療市場上擁有更廣好的應(yīng)用前景。

　　作者：意法半導體Thomas Lavallee