第二個設計技術是使用時鐘門控，可降低運行模式下的功耗。時鐘門控是一種關閉被路由到外設的時鐘信號的方法。雖然對一個外設進行時鐘門控最多僅降低幾十微安的功耗，但如果要盡最大可能達到最低功耗，減少一切不必要的內部跟蹤和時鐘信號都是非常必要的。當禁用所有外設時鐘時，時鐘門控測量可以在運行模式中降低近三分之一的功耗。

　　第三個低功耗設計技術是創(chuàng)建一個獨立的電源域。每個內存位單元和 I/O 驅動程序都有一個泄漏電流。微控制器內存尺寸越大、I/O 數(shù)量越多，漏電就越大。這個獨立的電源域僅用于驅動微控制器特性的一個子集，特別是執(zhí)行計時所需的晶體振蕩器和實時時鐘寄存器。使用 RTC 電源域確保醫(yī)療設備可以預設時間和日期，只有極少或根本沒有用戶交互。對于許多設備來說，這是一個關鍵要求，使用該微控制器特性不僅能延長電池壽命，而且還可以豐富用戶體驗。

　　上述所有低功耗設計技術都已應用在飛思卡爾 Kinetis 微控制器和微處理器產(chǎn)品線中。將上一節(jié)描述的特性整合在一起，可以優(yōu)化醫(yī)療設計，實現(xiàn)更節(jié)能的運行。

　　盡管無線技術已滲透到日常生活的許多方面，但大部分醫(yī)療設備仍然是有線的。一個典型的設備擁有一個數(shù)據(jù)收集傳感器，該傳感器通過線路連接到醫(yī)療設備，而該設備可通過 USB 等有線連接，連接到 PC。這些有線解決方案給患者造成許多問題，最重要的是易用性問題。請看下面患者讀取心電圖（ECG）的示例。圖 2 顯示了一個夾著有線傳感器的患者，這是典型的 16 導聯(lián)心電圖。圖 3 顯示了下一代創(chuàng)可貼?大小的心電圖數(shù)據(jù)采集設備。對比兩幅圖，可看出哪種設備更易于使用、最適合患者在家中使用。

　　
圖2：心電圖數(shù)據(jù)采集設備（目前的）

　　
圖3：心電圖數(shù)據(jù)采集設備（未來的）

　　在選擇無線協(xié)議時，醫(yī)療設備設計人員有多種選項。下面的表 1 中列出了醫(yī)療保健設備中常用的無線協(xié)議。

　　正如您看到的，有各種各樣的低功耗技術可用于無線醫(yī)療設備中，每種技術都有其獨特的效用。ANT/ANT+是一個以2.4GHz運行的專有協(xié)議，目前主要用于健康和健身產(chǎn)品中，而非臨床醫(yī)療設備中。ANT產(chǎn)品的總量正快速增長，但只有極少數(shù)產(chǎn)品采用了這種技術，這可能是因為突發(fā)傳輸速率僅為 20kbps。

　　與ANT類似，Zigbee 也以 2.4GHz 運行，并已經(jīng)在一些醫(yī)療設備中采用，這主要是由于其特定的醫(yī)療保健配置。一個關鍵的區(qū)別是，ZigBee 基于一個開放的標準協(xié)議（IEEE 802.15.4），而 ANT 采用專有協(xié)議。Zigbee 在臨床環(huán)境中獲得了成功，因為醫(yī)院的 IT 專業(yè)人士能夠利用其網(wǎng)狀網(wǎng)絡功能的優(yōu)勢。

　　藍牙智能（BLE）是一種專門為短程、低能源應用創(chuàng)建的無線技術，這些應用只需要短暫的數(shù)據(jù)突發(fā)（即非數(shù)據(jù)流）。低延遲和各種睡眠模式使 BLE 以低功耗特性見長。憑借這些特性，加上藍牙 4.0，包括藍牙智能（BLE），已成為手機、平板電腦和 PC 等智能移動設備的標準，BLE 很有可能在市場上普及。

　　已為市場快速普及準備就緒的一種新的無線協(xié)議是 Medical Body Area Network（醫(yī)療機構區(qū)域網(wǎng)絡）或 MBAN 協(xié)議。開發(fā) MBAN 頻譜的目的是針對低功耗和短程醫(yī)療應用，為了將患者從床邊監(jiān)護及治療設備的束縛中解脫出來，應對“最后一米”的挑戰(zhàn)，MBAN 頻譜而得以發(fā)展。它使用 IEEE 802.15.6 標準運行，可能使用與 Zigbee 或藍牙智能相同的無線電硬件。專注于健康和醫(yī)療應用的芯片供應商已經(jīng)開始創(chuàng)建解決方案，其中的一些解決方案將于 2012 年推出。

　　醫(yī)療市場中的無線應用正處于突破關口。想象一下某個系統(tǒng)使用嵌入在衣服中的傳感器來監(jiān)測您的心率，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程監(jiān)控網(wǎng)關，并提醒您的醫(yī)生，所有這一切都是采用無線完成，沒有任何干預。遠景已經(jīng)勾畫，標準正在制定，醫(yī)療市場的一場技術革命正在進行中。

　　要考慮最后一點的是，不像許多其他電子產(chǎn)品，醫(yī)療設備在上市前面臨沉重的監(jiān)管負擔。即使在最好的環(huán)境下，開發(fā)醫(yī)療設備也投資巨大（1000 萬美元至 2000 萬美元），而且上市的時間很長。這就需要產(chǎn)品有 10-15 年的壽命。芯片供應商已經(jīng)注意到這個問題，而且一些供應商已推出計劃，保證產(chǎn)品壽命為 10 年、15 年甚至 20 年。

　　未來 5 年將是令醫(yī)療設備領域興奮的 5 年。模擬、低功耗以及無線技術的新發(fā)展將有助于重塑醫(yī)療系統(tǒng)，就像它們今天所起的作用一樣。在這個新世界里，一切都將通過無線連接，非常精準，并且可以使用許多年。很快，設備 – 而不是醫(yī)生 - 將幫助我們對健康問題做出明智的決策。這將有助于降低醫(yī)療成本、提高病人護理水平。對于下一代醫(yī)療設備的開發(fā)人員和用戶來說，前途是光明的。飛思卡爾長期以來一直在為管制嚴格的汽車市場提供嵌入式解決方案，與飛思卡爾這樣的合作伙伴攜手合作，能夠讓醫(yī)療設備設計人員安心。飛思卡爾努力研發(fā)，不僅提供高度集成、超低功耗并提供靈活的連接選項的微控制器產(chǎn)品組合，而且還提供各種各樣的傳感器、模擬和無線解決方案，以滿足醫(yī)療設備設計人員的需求。

　　作者：飛思卡爾公司醫(yī)療產(chǎn)品市場營銷經(jīng)理 David Niewolny