充分發(fā)揮未來可穿戴醫(yī)療設(shè)備的技巧

1、充分發(fā)揮未來可穿戴醫(yī)療設(shè)備的技巧總有一天，可佩戴的便攜式醫(yī)療設(shè)備將在我們的日常生活中隨處可見。實際上，我們不會再將它們視為“設(shè)備”，而是更在意它們提供的各種服務。隨著無線銜接的持續(xù)進展，以及醫(yī)療行業(yè)向門診服務模式的改變，設(shè)備開發(fā)者假如能夠提前預測到將來需求并充分加以利用，則將迎來真正的機遇。固然，設(shè)備開發(fā)者必需滿足十分嚴格的創(chuàng)造要求?？纱┐麽t(yī)療設(shè)備必需形狀小巧，能夠持續(xù)保持銜接，并且具有較長的電池續(xù)航時光。它們將能在設(shè)備內(nèi)提供更多計算資源。市場競爭日趨復雜且日益激烈，而設(shè)備開發(fā)者必需在這樣的市場中生存下來。為了達到這個目標，設(shè)備開發(fā)者必需構(gòu)建迅速、靈便、輕便而又具成本效益的平臺（圖 1）。圖

2、1： 軟件平臺必需籠罩全部非應用程序特定代碼。設(shè)備形狀可穿戴醫(yī)療設(shè)備分為兩大類：一次性設(shè)備以及可重復用法設(shè)備。一次性設(shè)備屬于相對較新的市場領(lǐng)域，因為這些設(shè)備的產(chǎn)品壽命相對較短，因此其進展較為迅速。相反，可重復用法設(shè)備則要求更長的產(chǎn)品壽命和更高的平安性，以及很高的牢靠性系數(shù)。驅(qū)動一次性設(shè)備進展的模式是薄利高產(chǎn)量。為了實現(xiàn)這個目標，一次性設(shè)備必需讓資源最有限的處理器提供最多的功能。為了最大程度提高收入，設(shè)備開發(fā)者通常會針對終于用戶群體提供一系列產(chǎn)品，以價格換取功能。為產(chǎn)品的每項功能編寫應用程序的做法不太合算。因此，必需構(gòu)建一個通用軟件環(huán)境，既可支持單種應用程序，也能夠在各種計算資源之間無縫遷移。此

3、類環(huán)境必需能夠壓縮到最精簡的系統(tǒng)，它們通常只提供很少的存儲器資源，但能夠舉行擴展以支持越發(fā)豐盛的功能?？芍貜陀梅ㄔO(shè)備市場向設(shè)備開發(fā)者提出了一系列不同的挑戰(zhàn)。設(shè)備創(chuàng)造商向市場提供的主要增值是終于客戶用法的處理器不再是暫時性質(zhì)的。供給商支持的設(shè)備生命周期存在很大差異。醫(yī)療行業(yè)客戶通常不希翼產(chǎn)品更換周期達到十年甚至更長。要消退這種矛盾，并且維持須要的應用程序代碼生命周期以保持盈利，就要設(shè)計穩(wěn)定的編程 api，而不是特定的處理器設(shè)備。銜接選項我們向來都有能力創(chuàng)造出足夠小巧、便于佩戴的設(shè)備。當前設(shè)備與以往設(shè)備的區(qū)分在于是否能提供全球銜接包括挺直銜接到互聯(lián)網(wǎng)或云，或者銜接到本地中間設(shè)備（可穿戴醫(yī)療設(shè)備與用

4、戶的智能手機配對），再通過中間設(shè)備銜接到互聯(lián)網(wǎng)。這種銜接可能是間斷的（用法無線銜接或暫時的有線銜接），也可能是持續(xù)的（用法某一種無線選項）。有線選項是成本最低的銜接方式，但卻最不靈便。不過，對于低成本設(shè)備而言，它們?nèi)匀皇强尚械慕鉀Q計劃。當通過有線鏈路銜接到可穿戴系統(tǒng)供給商提供的另一部設(shè)備時，可以用法極其容易的銜接辦法，例如 spi 和 i2c。相反，當銜接到通用的計算設(shè)備時，則需要用法更為開放的標準，例如 。用法過這些不同銜接辦法的工程師知道，usb 和其他容易銜接辦法的協(xié)議復雜性相差很遠。銜接選項很可能在設(shè)備生命周期內(nèi)變幻，甚至在開發(fā)周期內(nèi)變幻。操作環(huán)境應當能夠最有效地將應用程序?qū)优c底層銜接

5、辦法隔離開。然而，將來的可穿戴醫(yī)療設(shè)備的趨勢是用法無線銜接方式。雖然 usb 是比 spi 越發(fā)復雜的協(xié)議，但各種不同的無線銜接選項遠比 usb 復雜得多，特殊是在涉及平安性時。無線銜接辦法包括近場、/ble、wi-fi，以及蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)（圖 2）。在這些無線銜接方面，技術(shù)、協(xié)議和選項都在迅速變幻。越發(fā)重要的是，這些系統(tǒng)的成本也會發(fā)生變幻，雖然在當前看來，這些解決計劃似乎過于昂貴，但在今后很可能成為經(jīng)濟實惠的標準，當應用程序?qū)哟a可以維持很長的生命周期時。圖 2：無線銜接選項豐盛多樣而又在不斷變幻。實時操作系統(tǒng) (rtos) 環(huán)境具有 spi 級別接口，當前能夠應用于最精簡的設(shè)備中，并且能夠?qū)?/p>

6、現(xiàn)向全蜂窩銜接的遷移（無論是囫圇產(chǎn)品系列還是產(chǎn)品生命周期），它們無疑能夠讓可佩戴醫(yī)療設(shè)備 oem 廠商適應可能浮現(xiàn)的任何形勢。電源要求可穿戴醫(yī)療設(shè)備的電池續(xù)航時光明顯是一大關(guān)鍵要素。對于人們隨身攜帶或佩戴的任何設(shè)備而言，分量始終都是一個倍受關(guān)注的指標，而電池又是全部便攜式設(shè)備中的最粗笨部件。最大程度地削減功耗可以延伸電池續(xù)航時光，但對于成天甚至夜間都要用法設(shè)備的用戶來說，光做到這一點還遠遠不夠。在大幅降低電源需求的同時，還要最大程度地減小電池尺寸。智能手機等設(shè)備采納特定尺寸的電池，由電池提供特定的電量。而這一參數(shù)通常是固定不變的，因此只需達到一定的電池充電續(xù)航時光，就能滿足客戶的需求。但可穿戴

7、醫(yī)療設(shè)備并非如此。當電池充電續(xù)航時光確定之后，必需不斷地降低功耗，由于每次降低功耗都能進一步減小電池尺寸和分量。當前的現(xiàn)代處理器提供了一系列有效的節(jié)能功能。圓滿的是，這些功能十分復雜，不僅功能之間通常具有很高的互相依靠性，而且其還要依靠與要實施的特定節(jié)能模式不相關(guān)的系統(tǒng)部件。例如，更改器件時鐘頻率會影響通信時鐘速率，即便通信外圍設(shè)備沒有更改它們的電源狀態(tài)也是如此。全部這些因素累加起來，也就讓應用程序開發(fā)人員越發(fā)不堪重負，由于他們原本就擔當了完成目標應用的重任。能否讓電池提供更高的電量，將打算設(shè)備在市場上的競爭力。設(shè)備開發(fā)者瀕臨著雙重壓力，既要讓軟件達到或超出應用程序要求，又要兼顧項目的外圍設(shè)備

8、的尺寸，這樣才干在市場上立足。圖 3：功率優(yōu)化涉及到全部可穿戴設(shè)備元器件。要解決這個問題，就需要在集成了功能并將其作為環(huán)境必不行少的一部分的軟件平臺上開發(fā)應用程序（圖 3）。大部分大型通用操作系統(tǒng)都包括一系列十分先進的電源管理功能；但是，這些操作系統(tǒng)在面對便攜式醫(yī)療設(shè)備的處理設(shè)備中并不能發(fā)揮作用。大部分實時操作系統(tǒng)都提供某種形式的電源管理，最頻繁的是 tick 抑制，當沒有方案運行的任務時，它將中斷內(nèi)核周期性定時器 tick，直至下一個定時器大事?？纱┐髟O(shè)備需要其他更為復雜的辦法，而這樣的辦法在 rtos 中十分罕見。目前惟獨 graphics 的 nucleus rtos 可提供對全部器件節(jié)

9、能功能的內(nèi)置支持，包括動態(tài)頻率調(diào)節(jié) (dvfs)，以及對外圍設(shè)備之間全部交互的外圍設(shè)備功率級別的徹低控制和對內(nèi)核操作時鐘周期的徹低控制（圖 4）。圖 4： 結(jié)構(gòu)化電源框架優(yōu)化開發(fā)工作。尺寸限制為了適應可穿戴醫(yī)療設(shè)備的物理形狀參數(shù)，設(shè)備能夠容納元器件的空間很小，散熱能力也比較有限。散熱問題和功耗問題向來都是我們在努力解決的兩大問題。因為物理尺寸限制，導致我們通常挑選 片上系統(tǒng) () 作為內(nèi)核處理引擎。雖然這些設(shè)備可以容納無數(shù)不同尺寸的外圍設(shè)備，但因為存儲器容量問題，我們無法控制存儲器的幾何外形。每個應用程序都需要更多存儲空間。而小型設(shè)備中的存儲器，包括易失性和非易失性存儲器，更是如此。設(shè)備開發(fā)者

10、最不希翼看到的就是應用程序與 rtos 爭奪資源。正是這個問題阻礙了通用操作系統(tǒng)進入可穿戴醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域?？紤]采納某個 rtos 時，它必需能夠在代碼和數(shù)據(jù)需求方面都壓縮到最小，以完善貼合 2k 精簡內(nèi)核，如此就更能夠在最為低端的設(shè)備領(lǐng)域中經(jīng)久不衰。這個 rtos 還必需能夠擴展，以運行功能最全面的服務，例如蜂窩移動通信。假如做不到，設(shè)備開發(fā)者必需嘗試支持跨越多個操作系統(tǒng)環(huán)境的應用程序。實施與產(chǎn)品有些人還記得，在 pc 革命興起初期，廣告商、營銷人員和科技雜志關(guān)注的焦點是時鐘速度、大小和其他技術(shù)詳情。現(xiàn)代設(shè)備的唯一判定標準是終端用戶體驗。有些開發(fā)者在工程方面取得了重大突破，讓腕帶能夠運行大量命令，這可能是在同行之間夸耀的資本，但并非打算性的因素。這就迫使設(shè)備開發(fā)者必需用最少的硬件提供最豐盛的功能。無論是最小的存儲器、最慢的時鐘（設(shè)備限制或?qū)嶋H用法），還是體積最小的電池，工程師都能夠在設(shè)備中（無數(shù)狀況下是一次性設(shè)備）提供奇特的功能。結(jié)論當今的市場需要更為復雜多樣、物超所值而又先進的底層硬件，要在這樣的市場上生存下來，應用程序必需在功能強大且十分靈便的平臺上運行。這種平臺必需十分精簡，同時還能夠優(yōu)化特定硬件特性。這種平臺不再徹低取決于處理架構(gòu)或外圍設(shè)備集合