快速发展的医疗物联网技术推动智慧医疗和健康保障设备创新

2023-05-25 10:52:33 来源:Silicon Labs

智能和网联技术近年来一直是医疗和健康保障领域内的热门技术,许多厂商都在利用医疗物联网IoMT)技术开发更加智能和互联的健康监测设备,以利用物联网、云计算、人工智能和可穿戴等新一代信息通信技术,来帮助用户时刻监控自己的健康状况、降低医疗费用和就医麻烦。

根据市场研究公司Precedence Research的预测,全球移动医疗设备市场的规模有望在2027年前超过850亿美元,年复合增长率约为11.35%。因此智能网联医疗和健康监测设备在全球拥有巨大的市场空间。

包括中国在内的全球智慧医疗和健康保障技术市场正吸引越来越多的厂商参与,去打造创新的健康监测和医疗设备,也带来对基于先进芯片的医疗物联网解决方案的需求。Silicon Labs(亦称“芯科科技”)作为一家专注于物联网技术的企业,致力于为该市场提供高安全性、高可靠性、超低功耗的无线连接和智能解决方案。目前,Silicon Labs已提供了多款无线连接和控制芯片产品及解决方案,并得到了全球范围内多家合作伙伴的采用。

创新不止步 新产品助力新发展

Silicon Labs不断推出创新产品助力智慧医疗和健康监测等领域的发展。除了早前的BG22BG24系列产品已有多项应用,芯科科技今年最新推出的BG27 SoC是专为极小型物联网设备设计的新型集成电路系列产品,可为物联网设备设计人员提供省电、高性能和值得信赖的安全性。BG27还可提供无线连接,使其成为互联医疗设备、可穿戴设备、资产监控标签、智能传感器,以及牙刷和玩具等简便的消费电子产品的理想选择。

此外,芯科科技去年推出的BG24 2.4GHz无线SoC,可支持MatterZigbeeOpenThread、低功耗蓝牙、蓝牙网状网络、专有和多协议操作,并提供PSA 3Secure Vault安全保护,是各种智能家居、医疗和工业应用的理想选择。

下面通过Silicon Labs客户的几个具体案例,为大家分析智能无线产品如何支持开发者在智慧医疗和健康监测领域的创新。

即时蓝牙无线传输支持脉搏血氧仪实现关键远程监测

上海贝瑞电子科技有限公司(以下简称“上海贝瑞”)是一家致力于医疗监护产品研发生产销售的公司。其推出的蓝牙指尖脉搏血氧仪是一款健康追踪设备,可以让消费者随时掌控自己的健康状况。这款血氧仪不仅能提供即时和远程监测,还能安全地存储患者数据,实现和医院人员的健康数据共享,从而解决当前全球医疗资源短缺问题,并应对远程监测需求日益增长的挑战。

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为了打造高效的医疗设备,上海贝瑞选择了Silicon LabsEFR32BG22蓝牙SoC并应用在其指尖脉搏血氧仪中。这是因为BG22具有可靠的无线性能、低功耗、高安全性、高性能32ARM® Cortex®-M33内核,以及高达352KB的闪存和32KBRAM,集成了先进的安全功能可确保便携式医疗物联网设备免受远程和本地网络攻击,这些特性完全满足上海贝瑞对无线解决方案的需求。

Silicon LabsBG22低功耗蓝牙无线SoC将超低传输和接收功率与高性能相结合,实现了出色的能源效率,将电池寿命延长达十年。这些专为多种物联网应用而设计的模块可应用于从智能门锁到个人医疗保健和健康设备等广泛的生活产品中。在此应用案例中,BG22 SoC配备在紧凑且方便的指尖脉搏血氧仪中,并集成血氧饱和度(SpO2)探头和数据处理功能,可监测血氧水平(SpO2)和脉搏数,还可提供友好且直观的用户体验。

以小体积、超低功耗MCU为核心打造便携式心脏监测仪

根据世界卫生组织(WHO)的估计,心血管疾病(CVD)是全球主要的死亡原因之一,预估每年夺走1790万人的生命。在这些死亡病例中,心律失常占很大的比例,而准确快速地识别心律失常风险较高的患者,并确保他们接受适当及时的治疗,可以预防过早死亡。为此,心脏监护仪及心律失常检测装置研发商Bardy Diagnostics推出了一款Carnation移动式监护仪(CAM)贴片,是少数几款以P波为中心的心律监测设备,专为准确测量和适应用户的积极生活方式而设计。

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CAM贴片基于Silicon Labs EFM32架构,患者接口传感器连接到mcu/32-bit-microcontrollers/efm32-tiny-gecko/device.efm32tg210f32-qfn32?tab=specs">EFM32TG210 MCU。该MCU具有小体积、低功耗和集成外围设备等优势(外设包括ADCSPIASYNC串行接口和定时器功能),运行功率极低,使CAM贴片能有效捕捉那些微小的心脏信号细节,这使得CAM贴片与其他可用的监测仪有所区别。

EFM32TG210 MCU集成的ADC提供了分辨率和滤波选项,确保能够获得所需的原始数据采集,同时保持在功率预算范围内。与其他架构相比,EFM32TG MCU电源管理提供了卓越的节能效果。此外,得益于极快的睡眠和唤醒转换、外围设备的自动操作和低功耗时钟生成,EFM32TG提供超越系统要求的优异规格,并且可使用标准CR1225电池进行长达14天的连续心电图记录。

低功耗蓝牙SoC安全的设计助力便携式医疗设备重新定义癫痫疾病的管理方式

根据世界卫生组织的数据,全球有超过5000万人患有癫痫,如果诊断和治疗得当,估计70%的癫痫患者可以避免癫痫发作。为此,儿科癫痫学家Dave Clarke博士发起了Epidet项目,旨在打造一款用户友好、佩戴舒适的监测设备。为了实现小巧灵活的设备外形、准确可靠的检测算法、超低功耗、高安全性等要求,Epidet项目选用了Silicon LabsEFR32BG22 SoC。这是一个单芯片解决方案,可以提供MCU计算功能、低功耗蓝牙连接、超低功耗、小巧外形和一系列用于传感器集成的外围设备等诸多优势,并可实现安全可靠的监控。

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BG22 SoC除了运行频率高达76.8MHzARM Cortex-M33内核,352KB闪存和32KB RAM,还具有单独的Cortex-M0+,其可以驱动蓝牙无线电子系统,从而给M33和内存留下充足的空间去处理应用和数据算法。因此,Epidet能够获取检测各种癫痫发作类型所需的数据频率和分辨率,在设备本地处理所有数据,然后利用蓝牙发送明确结论,向护理人员和云端提供必要的更新信息,进行记录和进一步分析。

此外,BG22提供先进的硬件加密加速,可以安全地保护和存储维持与网关或智能手机的私密蓝牙连接所需的密钥。它还提供具有信任根和安全加载程序的安全启动,从而确保从不可篡改的ROM开始验证可信的固件链。这可以防止恶意软件注入、回滚(rollback),并确保仅在设备上加载和执行经验证的固件。Epidet可充分利用BG22提供的安全功能来保护通信链路和用户的私人信息。设备固件可通过蓝牙安全更新,迅速纠正产品中的潜在缺陷,添加新功能和增强功能。

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