医疗保健继续朝着自我治疗的方向发展，无需每次都去医院。除了帮助减少身体接触外，新技术还使一般公众能够获得自我监测和远程治疗的保健工具，这些工具以前是不可能的。
远程医疗已成为一个重要的时代的流动人口的老龄化，以帮助控制传染病，缩短应急反应时间或提供医疗服务的农村地区。
在这份白皮书中，我将介绍对远程医疗产业产生重大影响的新技术发展，以及医院和家庭面临的设计挑战。这些挑战包括如何感知生命体征，最小化功耗，提高精度和可靠性，改善连接性，以及在大小受限的应用程序中集成多种功能。
内容概览
本白皮书描述了影响远程医疗行业的技术发展和相关的设计挑战。
1 生物传感
与生物传感和可穿戴医疗技术设备进行相关的设计一个非常复杂。
2 电源优化
便携式和可穿戴的患者监护仪通常由电池供电，电池续航时间是不同之处。
3 连接
连接是患者监控系统和远程医疗设备的一个关键方面。
4 数据安全性
患者数据是专有信息，数据盗窃是一个严重的威胁。
解决生物传感器应用中的设计难题
与生物传感和可穿戴医疗设备相关的设计通常非常复杂。下一页的图1显示了如何无线监控不同位置的多个患者，并在医院护士站的显示器上显示他们的生命体征。由于每个患者的使用情况不同，设计的复杂性在功耗、尺寸和连接性方面都会增加。
图 1.适合我国多个不同患者的无线生命体征进行监测。
模拟前端 (AFE) 器件（协助将数字中国电子技术产品与医疗服务应用中使用的噪声、时间和光敏传感器网络连接发展起来）对远程教育医疗信息终端设备（例如，脉动式血氧计和心率监测器）产生了一个重大问题影响。AFE 器件有助于企业应对与医疗数据应用研究相关的典型挑战，包括提高患者监护管理系统的可靠性、可穿戴设备的功耗分析以及非标准外围设备的灵活性。
生物识别 AFE 支持心率监测和变异性、外毛细血管氧饱和度 （SpO2）、助听器和光学血压测量以及许多其他生物识别功能。AFE4400 等 AFE 与用于传感和 LED 故障检测的芯片光学和诊断完全集成，提高了脉动氧计系统的可靠性。在正常和待机操作期间，用于非标准连接和低静电流的超低功耗定时控制器使 AFE 成为紧凑型电池供电可穿戴电子产品和光学测量和监控的理想之选。
除脉搏血氧仪外，可穿戴式温度贴片是患者体温监测应用的新趋势。由于体温有助于揭示高危患者的健康状况，因此这些贴片越来越受那些需要持续远程监控的人的欢迎，并且价格也越来越低廉。用于医学诊断的温度测量必须满足美国测试与材料学会的最大误差值，并应考虑一些设计因素来满足这些值。例如，降低误差值的一种方法是在隔离其他环境热源的同时进行良好的热接触。德州仪器(TI)优化了高精度、低功耗的TMP117M数字温度传感器，以便更大程度地降低自发热。该传感器采用超薄无铅封装，外形尺寸小，可用于皮肤IC传热。更多信息，请阅读我们的博客“可穿戴式温度监控系统的设计考虑”。
图2显示了多参数患者生命体征监护仪的前端参考设计，该监护仪由电池供电，用于测量心脏电活动、SpO2或呼吸等生命体征。
图2。多参数前端参考设计。
电源优化
由于便携式和可穿戴式患者监视器专为连续测量和监测而设计，因此通常采用电池供电，使电池寿命成为产品之间的差异。电池供电系统需要仔细划分、巧妙地使用小型空间和降低能耗。患者和医生希望在较小的包装中更有效地提供更多的功能，他们希望充电室
设计人员可以使用低功耗微控制器(MCU)和模拟IC，但除非优化电源管理，否则他们将无法在设计中利用大多数新技术。电源架构必须尽可能高效，并延长电池寿命。
电池供电的设计，包括MCU，并利用节能功能，如睡眠，休眠和关机可以帮助显著延长电池寿命。唤醒时间和待机功耗在无线连接中也起着至关重要的作用。
除了数字节能选项外，设计人员还必须考虑使用模拟电源管理组件(例如，电压调节器或DC/DC转换器)来最大化效率，并与负载开关结合使用，以在不使用时禁用外围设备，并选择电池类型并优化其充电曲线。
运输模式在运输过程中使用多个部件，以延长电池供电的电子产品(例如，可穿戴设备)的电池寿命和保质期。
图 3. 在运输管理模式中使用 TPS22916。
除了运输和储存过程中的电源管理外，由于使用了高性价比的电能表IC并提供了超低功耗，电池寿命的监测、报告和预测都得到了极大的改善。
远程监测系统的连接技术
除了电源，连接是患者监护系统和远程医疗设备的另一个关键方面。需要高清显示和高分辨率可视化和读取的患者监护仪可能需要高速或双核处理。Arm处理器(例如Sitara技术arm cortex-a系列)支持高端患者监护仪中的用户界面。例如，AM3358处理器包括可扩展的Arm Cortex-A8内核和3D图形显示功能。
虽然更快的处理速度有利于显示，但无线连接存在一些主要挑战，例如实时生命体征显示延迟和高数据速率要求。无线模块(如 ti 的 wilink tm 8技术设备系列)包括双波段 wi-fi、蓝牙或两者的结合(图4) ; 这些模块补充了 sitara 处理器，用于吞吐量高达100mbps 的应用程序。
图4。WiLink Wi-Fi和蓝牙结合技术。
它们发展提供一个企业级 Wi-Fi 安全、Wi-Fi 保护进行访问 3 和美国政府工作提供的联邦数据信息系统处理国家标准 140-2 认证。设计通过无线网络连接（尤其是可穿戴电子设备）的另一个重要挑战是与无线电传输能力相关的高功率选择使用，以及紧凑型应用中的大型软件无线电控制模块的管理。支持蓝牙智能技术的高精度皮肤表面温度传感器测量柔性 PCB 贴片参考文献设计（图 5）展示了高精度环境温度传感 (±0.1°C) 如何与2.4GHz 无线电频率收发器以及在小型企业灵活印刷电路板 (PCB) 上运行更加完整蓝牙堆栈的低功耗、无线MCU 结合生活在一起，用于我们可以利用远程教育报告显示温度的电池供电温度计贴片应用。支持蓝牙产品技术的 PCB 贴片参考教学设计中包括的 CC2640R2F 等超低功率 MCU可以有效帮助学生优化研究低功耗传输和待机或关机状态，并缩短唤醒学习时间。
图5.CB贴片参考设计
数据安全性
无线医疗传感器补丁和患者监视器需要出色的安全性。患者数据是专有信息，数据盗窃是一种严重威胁。
目前我国已经有数种安全管理措施研究旨在保护相关知识产权 (IP) 以及提高患者与医生之间可以发送的数据。这些技术措施不仅要在信息处理和转换为生命体征参数以进行分析显示时，而且要在传输过程中为了防止攻击，并保证系统数据传输的安全。这称为无线安全。
尽管尺寸优化的 afe 生物传感器、多模式传感器和功耗为设计工程师开发远程医疗应用提供了非常有用的工具和组件，但多核心和单片机的结合也支持远程应用，从而实现高吞吐量、连续数据流，这对病人的可视化和阅读至关重要(例如，在护士站连续显示生命体征)。
结论
随着我国生物医疗系统设计工作人员进行解决问题设计一个挑战并以更实惠的价格（以及更小的尺寸，但具有连接性）向市场经济提供可以更好的无线患者监护仪和贴片，医学界将迅速发展。从发达国家的医院到发展中我们国家的远程医疗服务中心，可穿戴设备将改变医疗保健格局并帮助学生提供企业更好的护理。