提高保健及病患监测设备的数据存取和软件升级能力

2012-04-18 22:17:04来源: EEWORLD 关键字:意法半导体  病患监测设备


病患监测设备通常用于测量病患的生命迹象,例如,血压、心率等参数,管理这些重要数据的要求远远超出了简单的库存控制范围,需要设备能够提供设备检查、校准和自检结果,并具有安全升级功能,同时最大限度降低设备故障停机时间。维修人员经常把记录维修数据的标签粘贴在设备上,由于需要记录大量数据,过一段时间后逐渐损坏,标签贴纸不再是一个合理的选择。随着技术迅猛发展,病患监测设备通常需要软件升级。

与静态的标签贴纸不同,动态的双接口RFID EEPROM电子标签解决方案则能够记录测量参数,以备日后读取,还能把新数据输入系统,例如,校准常量和检查信息,而且无需外接任何外部连接器。双接口电子标签可通过I2C接口连接病患监测设备,当设备正在运行时,设备可以通过I2C接口读写电子标签。即便病患监测设备没有工作,医务人员也可以通过一个普通的符合ISO 15693 13.56 MHz RFID标准的电子标签读写器读写电子标签的数据,因为能够确保数据最新、安全且随时读写,双接口存储器让射频识别技术链变得更加完美。

双接口无源RFID系统的目标应用包括设备保养条件及记录、授权附件验证、传感器、假冒商品识别、一次性用品重复使用控制、增加新的授权产品。当监测设备工作或待机时,操作人员可以通过监测设备读写双接口RFID内的数据,当设备关机时,操作人员可以使用电子标签读写器管理双接口RFID内的数据,这一大优点为设计人员开创更多的机会。

病患监测系统分类
病患监测系统通常分为三大类:床边监测仪、便携式手持监测仪和人体配戴式监测仪。
床边监测仪在提供医疗监测诊断信息方面起着重要作用,在医疗保健专业人员所需的监测信息中,床边监测仪提供的信息所占比例越来越大。床边监测设备通常被安装到重要的密集型护理的监护区,例如,重症病房,目前大多数床边监测设备都能通过医院网络与中央监测系统联网,通过设施网络交换数据。

便携监测仪的管理具有不小的挑战性,因为这类设备似乎能够“离开群体甚至迷路”。虽然查看设备位置不在本文讨论范围内,但是了解设备发生了何种状况对确保设备连续达标和验证设备主人身份有很大的帮助。

人体配戴式监测仪虽然不是新发明,但是,随着产品更新换代,测量方式和数据量正在快速增加,这正是一个双接口RFID解决方案的用武之地。作为连接系统内部工作的网关,双接口RFID解决方案与监测设备相连无需纠缠不清的连接线,因此可提高监测仪的实用性和使用寿命。

人体配戴式监测仪还可以再分为以下几个类别:
• 移动/配戴式个人监测仪(MPM):配戴式个人监测设备实时监测慢性病症患者的生命特征活动,并存储和转发测量数据或者报警。
• 移动聚合器:能够通过移动无线技术报告病患状态的有或无外接传感器的智能手机类设备。
• 配戴式保健设备:配戴在手腕/手臂/胸部的保健设备或嵌在鞋和衬衫织物内的传感器,用于检测心率、呼吸、步调等生命活动特征。
• 远程病患管理(RPM)设备:内置病患专用传感器的特殊监测设备。这些系统配备医院专门为病患定制的传感器,能够报告所有的生命迹象参数,例如,心率、病患的姿势(站立还是倒卧)。

不论是床边监测器,还是便携或配戴式监测仪,所有的病患监测设备都面临共同的挑战:如何让设备保持最新的软件、校准数据或保养记录?如何发现故障设备?

管理系统数据的好处
一次简单的设备故障就会对病患检测报告结果产生很大的影响。毫不惊奇,在困扰业界多年的问题中,监测设备备用电池故障始终高居榜首。系统自检在该报警的时候没有报警,而在不该报警的时候报警。对于床边监测设备,中央监测功能可以报告故障,并派维修人员排除故障,从而能够避免严重的问题发生。
 
便携式和身体配戴式监测设备给设计人员带来一系列更具挑战性的问题。其中一个问题是,这两大设备是增长最快的市场,而互操作标准直到最近才真正成为人们关注的焦点。例如,最近,康体佳健康联盟指定四个主要的互操作性接口:USB、蓝牙、低功耗蓝牙 (BTLE)和 ZigBee。这四种接口技术的共同点是,监测设备必须上电且运行(即执行监测功能),才能通过这些接口报告故障,指示设备工作正常。当关闭这些设备时,监测器与错误信息通常会断开联系,从而增加了减少甚至发现任何问题的难度。

便携式和身体配戴式监测设备还有另一个新出现的挑战性,为了防水和防尘,便于清洁,不会损坏电子元器件,今天的便携式和身体配戴式监测设备都采用整体密封式设计,在这种情况下,增加连接器或在连接器上增加功能势必提高传感器端口的体积、成本或系统复杂性。

读写相关数据
掌握可读的且可靠的追溯性产品信息数据,了解从生产线到工作状态的全部产品信息,对于管理运行这些资产(监测设备)非常有用。很久以来,设备厂商都是在标签贴纸上用代码简明地描述产品的制造日期、修订版本、生产线/工厂、序列号等产品信息,然后把这些标签粘贴在相关产品上,这类数据是质量控制与设备信息追溯所需的基本信息。
今天的系统需要选项配置、多个传感器校准常数、保养间隔等数据。某些系统还提供用户可编程“热键”,让用户设置和锁定这些功能,仅设备维护管理就需要如此多的数据,就不用说“检查发动机状态指示灯”的实时数据了。能够记录并实时读取错误事件可大幅降低设备的维护成本,减少检修保养时间。
通过I2C接口给每台设备连接一个电子标签,医务人员即可记录并实时读取错误事件。
 

双接口存储器灵活多用
根据存储器需求,这些双接口存储器芯片可以分成多个逻辑存储区,共享同一条I2C兼容总线和天线。这个解决方案不仅扩大了存储器的应用范围,而且,设计人员还可以在存储器或任何一个逻辑区内设置一个32安全密码,建立存储器访问权限机制。


M24LR64双接口RFID EEPROM

设计的简单性让设计人员能够灵活地应用这款双接口电子标签。现在你可能想问,假如正在读写电子标签时设备同时得到系统命令,那将会出现什么样的结果?大多数工程师都知道,设计一个简单的系统通常是把复杂性转移到芯片内。例如,在意法半导体的M24LR64双接口RFID EEPROM芯片中就有这样一个电路,它能够处理可能发生的并行通信,从RF和I²C 端驱动系统活动。

监测设备的设计标准
病患监测设备设计标准是一个与病患的监测地点和监测内容有关的复杂的数列。不断发展的技术和标准要求密切跟踪前文提到的设备制造和维护数据。另外一个很难处理的问题是伪劣假冒的附件、传感器和病患身体配戴的其它测量设备。对于直接插入的附件,设计人员可以在系统内引入一个能够让主处理器读取的数据加密方法,当然,这个解决方案只适用于智能传感器等产品。对于一次性附件,设计人员可能想引入一个低成本的能够读写附件内的电子标签的读写器,然后在双接口RFID芯片内写入一个安全的设备代码(Challenge Code)。
 

示例:增加一个验证一次性附件身份的读写器。

当新设备或认证设备上市时,在监测设备内增加一个设备代码不是一件难事。随着伪劣假冒产品问题日趋严重,市场需要一个像M24LR64双接口RFID EEPROM芯片一样的可靠且低廉的解决方案。

ISO标准,互操作性,安全性
当前射频识别技术采用 13.56 MHz的ISO/IEC 18000-3模式1空中接口协议(基于ISO 15693)。这个标准的最远读写距离为1米,具体距离取决于天线的大小等因素。由于工作电能极低,安全性非常高,这个射频识别标准已被全球广泛用于各种设备中,最近我们还看到部分新上市安卓手机安装了兼容这种标准的读写器。

结论

设计人员的挑战并没有变得比以前更轻松,幸运地是,今天市场上可选的解决方案非常多,有些解决方案还能用于互不相关的行业。当设计人员认识到,利用一个低成本、低功耗且易于实现的芯片能够轻松解决一系列难题时,这种系统似乎在医疗市场上拥有更广好的应用前景。

关键字:意法半导体  病患监测设备

编辑:eric 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2012/0418/article_2813.html
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