2018年08月29日 | 如何提高医疗设备的数据读取能力

病患监测设备通常用于测量病患的生命迹象，例如：心率、血压等参数。管理这些重要数据远远超出了简单的库存控制，它需要设备能够提供检验、校准和自检结果，并具有安全升级功能，同时还需最大限度地降低停机时间。记录维护数据的标签经常被粘贴在设备上。由于需要记录大量的数据，并且过一段时间后将逐渐损坏，标签贴纸不再是一种合理的选择。随着技术的迅猛发展，病患监测设备通常能够通过软件升级。

动态的双接口RFID EEPROM解决方案不仅能够记录内部参数，以备日后读取，还可以将新数据写入系统(如校准常量和检验信息)，而无需额外的连接器。双接口RFID标签可以通过I2C端口连接病患监测电子设备。当设备正在运行时，设备可以通过I2C端口读写电子标签。此外，无论设备是否通电，用户都可以通过一个符合ISO 15693标准(面向13.56MHz RFID标签)的常规RFID读写器读取其数据。由于能够在需要时确保数据及时性、安全且能易于读取，该方案完善了射频识别的技术。

双接口无源RFID系统的目标应用包括：设备维护需求及记录、授权附件的验证、传感器、赝品识别、一次性用品重复使用控制和增加新的授权设备。当监测设备处于工作或待机状态时，操作人员可以通过设备管理数据;而当设备掉电时，还可使用RFID读写器实现标准的数据读写。双接口RFID解决方案的这一优点为设计人员开创了更多选择。

监测系统的分类

病患监测系统通常分为三大类：床边监测仪、便携式监测仪和配戴式监测仪。床边监测仪在为医疗保健专业人员提供所需信息方面起着重要作用，并且其信息所占比例也越来越大。床边监测设备通常被安装到特定区域(例如：重症加强护理病房)，目前大多数床边监测设备都能够利用医院网络与中央监控系统联网，通过设施网络交换数据。

便携式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”甚至迷路。虽然检测设备位置不在本文讨论范围内，但了解设备发生了何种状况对确保设备持续达标和验证所有人身份有很大的帮助。

配戴式监测仪虽然不是新发明，但随着产品的更新换代，测量种类和数据量正在快速增加，这正是双接口RFID解决方案的用武之地。双接口RFID解决方案为系统内部工作提供网关而无需繁杂的连接线，因此可以提高监测仪的实用性和使用寿命。

配戴式监测仪还可以分为以下几个子类：移动/可配戴式个人监测仪(MPM)：这类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;可配戴式保健设备：配戴在手腕/手臂/胸部的保健设备或嵌在鞋和衬衫内的传感器，用来为预防保健工作检测心率、呼吸、步调等;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。这些系统可以通过传感器定制，以报告诸如心率等数据以及病患的姿势(站立还是躺卧)。

不论是床边监测器，还是便携式或配戴式监测仪，所有的病患监测设备都面临着共同的挑战：如何让设备保持最新的软件、校准或保养记录?又该如何发现设备故障发生?

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结果产生很大的影响。并不惊奇的是，在困扰业界的问题中，监测设备备用电池的故障高居榜首。系统自检在该报警的时候没有报警，而在其后最不该报警的时候又重新报警。对于床边监护设备，其中央监测功能可以报告故障，并执行校正操作，从而避免严重的问题发生。

便携式和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：这两大类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关注焦点。例如，最近康体佳(Continua)健康联盟指定了四个主要的互操作性接口：USB、蓝牙、蓝牙低功耗(BTLE)和ZigBee。这四种接口技术的共同点是，监测设备必须上电并运行(即处于服务状态)，才能通过这些接口发送报告，从而表明设备在使用中。当将这些设备解除服务状态时，监测器与错误信息通常会断开联系，从而增加了缓解甚至发现问题的难度。

便携式和配戴式监测设备还有一个更新、更难的挑战，那就是为了防水防尘，便于清洁，而又不会损坏电子元器件，需要将这些设备进行密封式设计。在这种情况下，增加连接器或在连接器上增加功能势必会提高传感器端口的体积、成本或系统复杂性。

读写相关数据

通过工作状态从生产过程获取可读、可靠的可追踪数据源，对于管理这些设备非常有用。让我们从生产过程开始来看看某些例子。很久以来，设备厂商都是在标签贴纸上采用很多代码和其他压缩方法来描述产品的制造日期、修订版本、生产线/生产地点、序列号等产品信息，这类数据是质量控制与设备追踪所需的基本信息。

现今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。某些系统还提供了用户可编程“热键”，让护理机构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。

根据存储器需求，这些双接口存储器芯片可以使用兼容的I2C总线分成多个逻辑存储区，并共享同一根天线。这个解决方案不仅扩大了存储器的潜力，而且，设计人员还可以在存储器或任何逻辑区内设置一个32位的安全密码，建立存储器访问权限机制。

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，假如在通过RFID读写数据的同时设备得到系统命令，那将会出现什么结果?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-R双接口EEPROM存储芯片中就有这样一个电路，它能够处理可能的并行通信，并从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监测地点和监测内容有关的复矩阵。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假冒伪劣附件、传感器和病患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取附件内RFID标签的RFID读写器。那么，在双接口RFID芯片内可以编入一个安全的挑战码。

当新的或经认证的附件上市时，在监测设备内增加一个挑战码并不是难事。随着假冒产品问题日趋严重，市场需要一个如上所述的可靠、低廉的解决方案。

ISO标准、互操作性和安全性

当前技术采用了工作在13.56MHz频带的ISO/IEC 18000-3模式1空中接口协议(基于ISO 15693)。该标准支持的最远读写距离可达1米，具体取决于天线尺寸和其他因素。极低的工作电压使得安全性非常高，并且在很多配置中都配有读写器，因此，这一标准在全世界广泛使用。最近，我们还看到部分新上市的安卓手机安装了兼容这种标准的读写器。

本文小结

设计人员的挑战并未变得更轻松。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器件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。