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　　可穿戴型无线贴片是一款一体化监测工具， 可测量心率、呼吸模式和其他生命体征。该贴片适用于临床和个人医疗保健应用。贴片型医疗保健产品可增加患者的移动性和舒适性，并可将生命体征数据无线上传至云端，用于实时分析或长期保存记录。英诺创想为该应用提供了广泛的低功耗、低成本MCU以及无线解决方案。 　　目标应用 　　活动监测仪 　　ECG 　　血糖仪 　　心律监测仪 　　呼吸监测仪      http://www.innodesign.cc/article1-7-124.html

        在家庭医疗保健方面存在大量的设计实践。全球范围内的老龄化压力、经济力量的增长以及技术创新为家庭医疗保健领域带来了许多全新应用。对病人而言， 带来的好处包括：更高的灵活性、更好的服务以及与医生见面的次数更少。虽然家庭医疗保健市场早已存在，但最近才涌现出面向消费者且越来越先进的解决方案。 这类解决方案的示例有：运动监护仪、血压监护仪以及心率监护仪。另外，便携式血液分析仪和脉搏血氧仪系统也进入了当今家庭医疗保健领域。 　 　从电源管理的角度出发，所有这些系统都由于必要的便携性而对集成度的要求较高。对于真正便携的产品而言，它们将采用电池供电，因此要求系统具有高电源效 率。在这类应用中，较低的功耗可延长设备的工作时间而无需充电或更换电池。最后，成本也是个很重要的参数。虽然在某些其它医疗保健应用中，电源管理解决方 案的成本可能不是关键参数，但在家庭医疗保健中它十分重要。成本约束对当今的消费电子市场影响深远。         某些仅供短期使用的低成本便携式医疗保健系统可能会围绕不可充电的碱性电池而设计。 相比常见的双电池设计，使用单颗电池 载体 将在重量和成本方面更有优势。单颗碱性电池系统面临的难题是电池电压范围仅为0.8 V至1.5 V。为了对电子设备供电，必须采用能以高能效处理低输入电压的升压调节器。

6月18日消息，谷歌工程总监雷?库兹韦尔(Ray Kurzweil)在参加全球未来2045世界大会（Global Future 2045 World Congress）时表示，过去10年，随着软件思想在生物学中被广泛应用，人类在医疗领域取得了非凡的成就，科学技术不断向前发展，未来人类的寿命也有望大幅增长，甚至最终让人类实现长生不老。 　　库兹韦尔在会上表示：“在1000年以前，人类平均寿命为20岁。但在最近200年中，随着科学技术的不断进步，我们将这一数字翻了一倍。我认为，在未来10至20年之间中，医疗保健行业将发生巨大的变化，人类的平均寿命还将再次增加，甚至无需15年时间，我们就将达到一个临界点，届时科学技术进步所延长的寿命将超过被时光夺走的寿命。” 人类有望长生不老? 　　库兹韦尔指出，通过使用软件思想来对待生物学、细胞重新编码来治疗疾病以及其他的病痛，人类已经在医疗领域取得了巨大的进展。 　　例如，3D生物打印机的出现，可以使用生物降解材料打印人体组织的结构，以及用来填充3D打印的结构干细胞——这样，研究人员就能够制造出人体组织。 　　“通过重新编码软件的思想，人类对心脏病、癌症以及各种神经系统疾病，都找到了梦幻般的治疗方法”，库兹韦尔表示，“这些都是用软件的方法对待生物学的例子。这些技术，已经比十年之前要强上1000倍。而在新的十年结束的时候，还要比现在更强大1000倍。在未来20年，将会强大百万倍。” 　　据悉，本届全球未来2045世界大会，在美国曼哈顿林肯中心爱丽丝杜利厅召开。国际顶级科学家们汇聚一堂，一起谈论人类、科学技术的未来，并对大幅延长寿命的前景做出讨论。此次项目的组织者——2045 Intiative项目，希望能够创造一种新的技术，将人类的意识上传到非生物的主机上，最终让人类实现长生不老。 延伸阅读: “智能灰尘”PC可植入人体监控生命体征 《电子设计技术》网站版权所有，谢绝转载

本文中探讨的两个应用领域是家庭自动化和医疗保健。尽管人们对某些应用是否具有优势还存在争议，但石油价格的上涨以及煤气价格不断上调对家庭预算产生的连锁反应已经受到人们的广泛关注，如何对能源进行监测以及如何节能已成为人们茶余饭后谈论的热门话题。此外，老龄人口的增加使得对医疗保健服务的需求上升，这也为开发更优质的医疗健康监控设备带来了商机。我们认为不但有必要了解将这些技术市场化的ZigBee成员的近期工作，而且还应评估与这些应用领域最相关的几种传感器网络。 ZigBee Smart Energy与家庭自动化 一般来说，家庭中的耗能大户主要是中央空调系统(HVAC)、照明，以及诸如冰箱、洗衣机和烘干机之类的白色家电。我们中有多少人会坚持要求孩子“离开房间要熄灯”?在家中或办公室为照明系统添加简单的占位传感器、窗用日光传感器和调光功能，便可大幅降低日常能耗。将日光传感器与调光器件一同用于光源，可使光线在保持阅读及一般日常工作可接受水平的同时，降低对电网供能的需求。此外，为房屋向阳面增加遮阳挡光控制，还可减少对HVAC制冷系统的需求。 过去一直缺少可供多个厂商采用和共享的通用应用范例。这类范例始终都是ZigBee成员追求的目标，而且它们现正在世界各地的许多行业展会上亮相。美国家电制造商协会(AHAM)近期已将ZigBee Smart Energy纳入其核心标准；白色家电产业也将监控能耗，并将其报告给中央网关设备或者家用显示器。可用于创建家域网(HAN)的设备很多，其中某些用于 家用显示器的设备就是简单的冰箱贴，可用于监视电力部门制定的电费费率;另外一些功能更加丰富的平板显示器则不但能够支持互联网接入，而且还可集成家庭安防或天气预报等其它功能。通用软件配置文件或群集可为厂商提供支持互操作的兼容产品。北美地区的电力公司及能源服务供应商已在住宅和公寓中安装了数百万套支持ZigBee Smart Energy的仪表，为能够向消费者提供能源管理服务迈出了第一步。 ZigBee Applications in the Home 在ZigBee Smart Energy HAN中，智能电表一般配有能源服务接口(ESI)，可用作进入家庭的主要网关。通过这一接口，公用事业部门可向家庭中的智能家电发送实时价格及负载削减 事件。此外，还可通过家用显示器等人机界面获取实时的计量信息。 显示了智能仪表可作为ESI使用的ZigBee SE网络示例 此外，ZigBee SE网络还可提供一个次要ESI，它不但可与电表通信，获取用电信息，还可用作其它设备的公共集线器，以便使用宽带连接通过ESI向互联网发送数据。此类设备通常称为EMS，或能源管理系统。宽带连接可通过PDA、手机或平板电脑应用实现对家中设备的远程监控。 ZigBee Smart Energy与医疗保健 ZigBee联盟与包括康体佳健康联盟在内的多家健康联盟紧密合作开发实用标准，为个人及其医疗保健服务供应商提供高价值的传感器数据。众所周知，糖尿病已成为世界上一个日益严重的健康问题，医疗保健专业人士认为只要使用称重传感器每天监控糖尿病患者的体重，便可大幅减少急诊或就医的次数。这对慢性病患者护理用葡萄糖监测仪、血压计或者心率监测器同样适用。 简单按钮挂坠等家用老人护理设备与用于检测跌倒的设备内置加速度器相结合，不仅可帮助应急服务监控机构对紧急情况做出及时响应，而且还有助于老年人安坐家中舒适地接受护理，以更低的成本享受更高质量的生活。通过ZigBee网关设备将这些无线医疗保健传感器网络连接至互联网，便可实现这种护理。

作者： Iboun Taimiya Sylla   无线人体局域网通常被看做是应对医疗保健费用急剧增加和医疗服务提供商贫乏的一种解决方案，无线标准组织和IEEE 都正在研发无线人体局域网 (BAN) 技术。近几年，无线人体局域网技术的出现解决了偏远地区患者的监护问题。降低医疗成本的需求以及人们对疾病预防和早期疾病检测关注度的提高，都是BAN  不断发展的推动力。   一些市场研究报告预计，由于用于患者监护和消费类医疗保健的穿戴式及植入型医用设备的发展，2011 年以前对BAN 器件的需求将会达到每年1 亿颗。   由于许多地区都存在人口老龄化问题，医疗监护将扮演重要的角色，特别是在那些临床医生紧缺的国家。这种系统可对老年患者身体状况实施持续监测，将信息与远处的医疗服务提供商共享，可以更好地满足医疗保健需求。利用这种系统，医疗及老年人监护服务提供商可以为那些患有慢性疾病的老年人提供服务，让他们可以活得更长寿。   BAN 是一些极为小型的无线局域网络，可支持大量的医疗应用，从各种生命体征的追踪到对移植设备工作情况的监控，以及完成高水准的内窥镜检查。   传统的患者监护由许多生理传感器组成。这些传感器连接患者身体和一个安装在附近的专用信号处理单元，周围有许多笨拙不便的连接线。这些连接线限制了患者的活动范围，也影响了患者的舒适性。一些研究报告表明，这些连接线正是医院疾病传染的来源。另外，这些连线的晃动还会对检测结果产生不利影响。   随着低功耗、低成本无线连接技术的出现，现在可以实施和部署BAN，成为上述传统技术的一种补充。图1 显示了一种典型的无线BAN。   图 1 典型的人体局域网 无线人体局域网 呼吸 人体活动 ECG 心跳 胰岛素泵 血液pH 葡萄糖 溶解氧 二氧化碳 温度   我们可以将传感器网络安装到患者身体表面或者周围，也可以静态地植入到人体组织中，从而实现特定生理数据的收集。这样，不管患者身在何处，我们都可以持续地监控患者的健康状况。这些收集来的信号可用于脑电图 (EEG)、心电图(EKG)、肌电图 (EMG)、表皮温度、皮肤电传导和眼动电图 (EOG)。   所有传感器将采集到的信息通过无线方式发送给位于患者身上或者床边的一个外部处理器。之后，处理器通过传统数据网络（例如：以太网、Wi-Fi 或者GSM），将所有信息实时地发送给医生使用的设备或者某台指定的服务器。BAN 使用的传感器一般会要求指定其重要生理参数的精度，低功耗信号处理的水平，并要求具备无线连接功能。   某些情况下，传感器会成为收发器或者接收器，具体取决于所采集数据的带宽—例如，温度或者心率数据与模拟EKG 波形的对比。   BAN 中使用的传感器主要有两大类，使用哪一类具体取决于其工作模式。   穿戴式BAN 所使用的传感器，一般贴在人体表面，或者植入人体浅层，用于短期监测（14 天以内）。这些传感器一般都非常昂贵，重量较轻，体积很小，可以实现自由移动式健康监测。医疗提供商利用这些传感器，几乎可以实时地了解患者的健康状况。   植入式BAN 使用的传感器安装在人体较深区域，例如：心脏、大脑和脊髓等。植入式BAN 同时拥有主动刺激和生理监测功能，是一些慢性疾病监测的理想选择。到目前为止，这些慢性疾病只能使用药物治疗。植入式BAN 治疗的例子包括帕金森病的深度脑刺激、慢性疼痛脊髓刺激，以及尿失禁膀胱刺激等。   理解BAN 要求是在该领域进行可靠产品设计的关键。BAN 的特点是易配置、低成本、超低功耗和高可靠的传感器系统。它的包装和工作运行必须是无菌的，以用于人体周围或者内部。另外，无线通信必须足够健壮，以经受各种环境的RF 干扰，例如：Wi-Fi 网络、微波炉和无绳电话等。   BAN 节点和标准  BAN 设计的挑战包括： 外形尺寸 。体积和重量对BAN 传感器尤为重要，因为它们直接影响患者的舒适性。节点面积和重量越小，它对患者活动的限制就越小。但是，它必须同其他要求一起进行权衡，例如：传感器信噪比、抗噪性能和无线通信链接天线的效率等。由于各大公司都在根据客户的应用进行BAN 设计，因此用户友好和可靠性便成为增加用户接受度的重要因素。   功耗与流耗。 电池使用时间是BAN 节点设计面临的一个巨大挑战。频繁更换电池或者充电，对穿戴式节点来说并不理想，对许多植入式节点而言更是不可接受的。传感器与通信忙闲度以及超级再生无线电接收器的使用，带来更长的工作时间，并实现了电池自主性。一些设计师正关注能源采集技术领域取得的许多新进展，想要通过这些技术延长其BAN 产品的工作寿命。   可靠性 。在进行医疗器件和应用设计时，系统必须要能够提供足够高的数据准确性和可靠性。患者的安全程度取决于传感和无线传输层BAN 系统的可重复性、准确性和可靠性。   安全。 BAN 节点必须有足够的安全措施，以保护患者个人隐私和防止黑客入侵。   智能。 本地信号处理能力的大小，决定了智能程度的高低；所需信号处理算法的灵活程度，决定了网络节点的多少，以及采集信号的带宽。由于嵌入式微处理器的功耗不断降低，节点正变得越来越智能。   今天，我们可以使用多种无线连接标准来实施BAN，例如：蓝牙、ZigBee、Wi-Fi、ANT 或者低功耗蓝牙等。然而，这些无线连接标准制定之初并非为BAN 应用而开发。   下表列出了一些标准的初始目标应用。有些标准的功耗过高，不能满足穿戴式BAN 器件小于3 mA 的峰值功耗（耗电量）要求。但是，标准制定机构和行业组织已经实施了医疗专用计划，旨在满足这些BAN 要求。     标准 原始目标 蓝牙 声音/音频链路   ZigBee 低数据速率工业传感器、智能电网、智能能源   Wi-Fi 高数据速率数据网络   ANT 低功耗数据链路，高峰值电流   低功耗蓝牙 小型、非频发数据包；低流耗，高峰值电流               我们还可以使用各厂商提供的专有解决方案来实施BAN 系统。这类系统通常都使用不同的工作频率（取决于各个国家），且不可通用。另一方面，相比公共无线标准，专有解决方案允许BAN 专为满足一些特定需求而定制，拥有更好的特性—例如：低功耗等。   为了开发出一种适合BAN 应用的低功耗器件优化型通信标准，IEEE 于2007年成立了IEEE 802.15 工作组6 (BAN)，目的是开发IEEE 802.15.6 标准。相比现有标准，IEEE 802.15.6 拥有许多优势。它侧重于短距离、低成本、低功耗和低实施复杂度。IEEE 802.15.6 标准对物理 (PHY) 层、媒体访问控制 (MAC)协议和安全层进行了定义。   具体架构   图2 显示了IEEE 802.15.6 架构。它由一个PHY 层和一个公共MAC 及安全层组成。   PHY 层被分为三个频带，目的是满足医疗和消费类应用的不同数据速率要求：窄频带、超宽频带和人体通信频带。它的目标通信距离为3 米，支持100 kbits/s到1 Mbit/s 之间的各种数据速率，最大耗电量为3 mA。MAC 协议控制可访问该信道。   标准还定义了三个安全等级：0 级，非安全通信；1级，需身份认证；2级，同时需要身份认证和数据加密。   Figure 2. High level overview of the IEEE 802.15.6 architecture.     媒体访问控制 (MAC) 和安全 窄频带PHY 超宽频带 (UWB) PHY 人体通信 (HBC) PHY 图2、IEEE 802.15.6架构的高级概览   推动无线BAN 技术加速发展的因素有很多，其中之一便是IEEE 802.15.6 标准的出现。在低功耗和低成本CMOS 无线电技术不断发展，以及人们要求获得越来越多信息的情况下，BAN 市场预计会急剧增长。   患者和普通消费者的健康应用，仍然会是BAN 发展的重要推动因素。但是，随着这种技术的不断发展，会出现其他一些如工业和农业监测等新兴应用。   作者简介   Iboun Taimiya Sylla 现在主要负责德州仪器 (TI) 低功耗 RF 产品美洲地区的业务开发。他毕业于 Ecole Supérieure des Postes et des Télécommunications (Tunis, Tunisia)，获电信工程学士学位，后又毕业于蒙特利尔理工学院 (Ecole Polytechnique de Montréal)，获电子工程硕士和博士学位。此外他还获得了德州大学达拉斯分校 (University of Texas at Dallas) 的MBA，主要方向为公司融资及战略领导。