【導讀】1879年,著(zhù)名醫學(xué)雜志《柳葉刀》在文章中提問(wèn),“如何通過(guò)使用電話(huà)通信減少有輕微健康問(wèn)題的患者的就診次數?”這是人類(lèi)第一次開(kāi)始關(guān)注遠程醫療。如今遠程醫療已經(jīng)在社會(huì )中被廣泛實(shí)踐。比如在鄉村地區,專(zhuān)業(yè)醫務(wù)人員已經(jīng)在通過(guò)遠程醫療平臺讓村民居家就能享受更好的醫療保健服務(wù)。
時(shí)鐘發(fā)生器的選型
目前,遠程醫療已經(jīng)成長(cháng)為千億美元規模的市場(chǎng)。根據Mordor Intelligence的統計數據,2021年全球遠程醫療市場(chǎng)價(jià)值約為1,044.4億美元,預計2027年將達到2,727.6億美元的市場(chǎng)規模,在2022-2027年的預測期年復合增長(cháng)率為20.5%。世界衛生組織表示,2020-2030年可能是數字技術(shù)重塑醫療衛生系統的十年。而在遠程醫療的診斷和監護環(huán)節,互聯(lián)醫療設備發(fā)揮著(zhù)重要作用。
互聯(lián)醫療設備需要具備可交互性
行業(yè)發(fā)展初期,遠程醫療主要是患者通過(guò)電腦或智能手機上的應用程序和醫生遠程溝通,更多是實(shí)現醫療咨詢(xún)。隨著(zhù)社會(huì )對慢性病和老齡化問(wèn)題的關(guān)注度提升,基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)打造的醫療設備進(jìn)入服務(wù)鏈條中,能夠提供監測和診斷等專(zhuān)業(yè)的醫療服務(wù)。
在互聯(lián)醫療設備中,可視化是非常重要的功能。以數字聽(tīng)診器為例,傳統的聽(tīng)診器不具備可視性,往往只能由醫生通過(guò)經(jīng)驗來(lái)判斷,所以?xún)H限于醫生隨身使用。通過(guò)下圖能夠看到,數字聽(tīng)診器實(shí)際上是一款智能化水平非常高的互聯(lián)醫療設備,患者可以居家使用,然后憑借獲取到的心肺數據遠程和醫生交流,提升診療的效率。此外,有些互聯(lián)醫療設備在會(huì )診系統方面還會(huì )要求具備語(yǔ)音交互的能力。
圖1:數字聽(tīng)診器框圖
(圖源:NXP)
同時(shí),通過(guò)上面的框圖我們也能夠看到,隨著(zhù)智能化水平提升,互聯(lián)醫療設備會(huì )集成非常多的功能,這就對核心器件的接口資源和集成化水平提出了很高的要求。并且,由于互聯(lián)醫療設備多為用戶(hù)居家使用,其成本也是一個(gè)挑戰。
在這里,我們?yōu)榇蠹彝扑]一款既能夠支持互聯(lián)醫療設備可視化功能實(shí)現,又具備高集成特性的器件。它就是來(lái)自制造商NXP的i.MX 8M Mini應用處理器,在貿澤電子官網(wǎng),大家可以通過(guò)搜索料號MIMX8MM6DVTLZAA,在器件詳情中看到具體的介紹。
圖2:i.MX 8M Mini應用處理器
(圖源:貿澤電子)
i.MX 8M Mini應用處理器采用先進(jìn)的14LPC FinFET工藝打造,內置4個(gè)Cortex-A53內核和1個(gè)Cortex-M4內核,配合多級緩存和片上存儲器,具有高性能和低功耗特性。
圖3:i.MX 8M Mini應用處理器系統框圖
(圖源:NXP)
在打造互聯(lián)醫療設備會(huì )診系統方面,i.MX 8M Mini應用處理器提供出色的圖形、視頻和語(yǔ)音能力。該器件集成GCNanoUltra 3D GPU、1個(gè)著(zhù)色器、OpenGL ES 2.0和一個(gè)用于2D GPU的GC320,能夠提供出色的圖形和視頻渲染能力;配合1080p60 VP9配置文件0,2(10位)解碼器、HEVC/H.265解碼器、AVC/H.264基線(xiàn)、電源、高速解碼器、VP8解碼器以及1080p60 AVC/H.264編碼器、VP8編碼器,保障高清視頻的傳輸質(zhì)量;在音頻方面,該器件支持超過(guò)20個(gè)音頻通道,5個(gè)同步音頻接口(SAI)模塊,支持I2S、AC97、TDM、編解碼器/DSP、S/PDIF和DSD接口,有助于實(shí)現靈活、出色的音頻解決方案。
此外,i.MX 8M Mini應用處理器提供PCIe、千兆以太網(wǎng)、SDIO/eMMC、USB 2.0、MIPI-CSI、MIPI-DSI等豐富的接口資源。還有一點(diǎn)需要著(zhù)重提到的是這款器件的安全特性,它支持Arm TrustZone架構,使用OCRAM控制器的片上RAM(OCRAM)安全區域保護,并配備高保證啟動(dòng)(HAB)、加密加速和保證(CAAM)模塊、安全的非易失性存儲(SNVS)和安全的JTAG控制器(SJC)等安全防護資源,屬于NXP EdgeLock Assurance保障計劃中的產(chǎn)品,可以從多方面保護互聯(lián)數據的安全性。
圖4:EdgeLock Assurance保障計劃
(圖源:NXP)
綜合而言,基于i.MX 8M Mini應用處理器,大家可以打造出高性能、高能效和具有成本效益的互聯(lián)醫療設備方案,并加快產(chǎn)品上市周期。當然,除了互聯(lián)醫療設備領(lǐng)域,該系列器件還可用于消費電子和專(zhuān)業(yè)音頻系統、語(yǔ)音助手和機器視覺(jué)、家居和樓宇自動(dòng)化等相關(guān)領(lǐng)域。
設備多功能化是大勢所趨
在遠程醫療應用中,老齡化人群是占比較高的用戶(hù)群體。因此,在國家衛健委頒發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步落實(shí)便利老年人就醫舉措的通知》中著(zhù)重提到,要解決老年人在看病就醫過(guò)程中面臨數字?zhù)櫆系膯?wèn)題,醫療機構互聯(lián)網(wǎng)醫院要進(jìn)行適老化的改造,簡(jiǎn)化網(wǎng)上預約流程,通過(guò)語(yǔ)音錄入、增加人工服務(wù)的渠道,便利老年人的互聯(lián)網(wǎng)醫療服務(wù)選擇。
在設備端,由于老年人已進(jìn)入身體機能的衰退期,感染各種疾病的幾率較青壯年大大增加,且身體自身的基礎性疾病較為復雜,這就需要互聯(lián)醫療設備盡可能具備更多的功能,同時(shí)操作要實(shí)現“傻瓜化”。當然,由于老年人疾病的復雜性,這些設備需要能夠提供遠程會(huì )診、遠程咨詢(xún)和護理示教等功能。
借助這樣的系統,能夠提高老年人診斷與醫療水平、降低醫療開(kāi)支、滿(mǎn)足廣大人民群眾的保健需求。不過(guò),面對功能如此豐富的系統,大家可能會(huì )為選擇主芯片而犯愁,選擇不慎的話(huà)甚至需要多顆芯片才能夠滿(mǎn)足需求。在此,我們?yōu)榇蠹彝扑]i.MX 6SoloX ARM處理器,同樣是來(lái)自制造商NXP,單芯片就能夠滿(mǎn)足功能豐富的應用需求。在貿澤電子平臺上,大家可以通過(guò)搜索料號MCIMX6X4EVM10AC,在該器件的詳情頁(yè)里看到完整介紹。
i.MX 6SoloX ARM處理器采用Arm?Cortex?-A9和Cortex?-M4內核打造。其中Cortex-A9內核可運行復雜的OS系統,配合NEON SIMD媒體加速器,以及GPU 2D/3D、攝像頭接口、PiXel處理管道(PXP)等資源,可用于構建應用豐富型系統;Cortex-M4內核則具有實(shí)時(shí)響應和系統控制功能。因此,綜合來(lái)說(shuō),該系列處理器能夠用于打造實(shí)時(shí)響應的應用豐富型系統。
圖5:i.MX 6SoloX ARM 處理器系統框圖
(圖源:NXP)
安全性和高能效是i.MX 6SoloX ARM處理器具備的兩大產(chǎn)品特色。其中,器件的安全資源包括安全消息單元(MU)、多核隔離和共享、資源域控制器(RDC)等;器件內部集成了部分PMU,并由NXP MMPF0100和MMPF0200提供支持。
便攜式帶來(lái)功耗挑戰
應用需求不斷豐富加上相關(guān)技術(shù)持續提升,使便攜成為了互聯(lián)醫療設備一個(gè)重要的產(chǎn)品特性。隨身攜帶的血壓計、血糖儀,以及可居家使用的呼吸機、心電監護儀等設備幾乎都或多或少具備便攜屬性。不過(guò),便攜式也就意味著(zhù)電池供電,這就給互聯(lián)醫療設備的續航能力帶來(lái)了挑戰。
在此,我們?yōu)榇蠹彝扑]來(lái)自制造商TI的TLV62569降壓轉換器,大家可以通過(guò)搜索料號TLV62569PDDCR在貿澤電子官網(wǎng)找到它。
圖6:TLV62569降壓轉換器
(圖源:貿澤電子)
TLV62569降壓轉換器是TI遠程保健系統方案中的一款產(chǎn)品,是一款同步降壓DC-DC轉換器,經(jīng)優(yōu)化實(shí)現了高效率和緊湊型解決方案。
圖7:TLV62569降壓轉換器系統框圖
(圖源:TI)
在中等負載或重載條件下,TLV62569降壓轉換器在脈寬調制(PWM)模式下工作,開(kāi)關(guān)頻率為1.5MHz;在輕負載條件下,該器件自動(dòng)進(jìn)入節能模式(PSM),從而在整個(gè)負載電流范圍內保持高效率;關(guān)斷時(shí),電流消耗減少至2μA以下。除了高能效,該器件還提供過(guò)流保護、熱關(guān)斷保護等保護功能。
互聯(lián)醫療設備普及的阻礙
在遠程醫療市場(chǎng)高速增長(cháng)的情況下,互聯(lián)醫療設備未來(lái)發(fā)展可期。不過(guò),正如世界衛生組織提到的,目前正處于數字技術(shù)對傳統醫療革新的時(shí)期,市場(chǎng)發(fā)展難免會(huì )有這樣那樣的問(wèn)題。
對于互聯(lián)醫療設備而言,尤其是應用于居家場(chǎng)景的相關(guān)設備,設備空置率高是一個(gè)典型的問(wèn)題。究其根本原因,無(wú)外乎兩點(diǎn),首先是專(zhuān)業(yè)的醫院對遠程醫療支持不夠。解放軍總醫院遠程醫學(xué)中心主任張梅奎教授曾在2019年表示,根據他的觀(guān)察,當時(shí)全國支持遠程醫療會(huì )診的醫院不足20%,這就導致設備給出的專(zhuān)業(yè)性數據無(wú)法得到有效解讀,測了等于沒(méi)測。
其次是設備自身對醫療大數據的運用不夠醇熟。目前,醫療大數據平臺面臨著(zhù)數據海量性、復雜性,以及結果精準性的挑戰,且由于數據用途和診療、監護掛鉤,進(jìn)一步提高了平臺搭建的門(mén)檻,使得目前互聯(lián)醫療設備的很多功能仍需要專(zhuān)業(yè)醫生的幫助才奏效。
不過(guò),好消息是政策和行業(yè)都認可遠程醫療的價(jià)值,在做積極的推動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中,互聯(lián)醫療設備的易用性也將顯著(zhù)提升,并借助5G+AI技術(shù)的賦能開(kāi)啟產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新篇章。
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