保健的質(zhì)量

隨著人們更加關(guān)注公共和心理健康，我們比以往任何時候都更加重視有關(guān)人體和健康的信息。人工智能／機器學習（AI/ML）的發(fā)展正在改善醫(yī)療專業(yè)人員每天可用的研究方法、診斷工具和治療方法。利用物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備（也稱為醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)（IoMT））的力量，我們將可更為準確、及時地掌握個人的身體健康狀態(tài)。本文將為您介紹醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展，以及由Silicon Labs所推出的解決方案。

聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備可監(jiān)測身體和精神狀況

聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備是指一些小型、無線、通常可穿戴的電子產(chǎn)品，配備傳感器，允許用戶根據(jù)生理健康指標監(jiān)測自己的身體和精神狀況。這些設(shè)備有些僅是測量心率或體溫這些簡單的體征，有些則可收集用戶的汗水、唾液和血液，來分析其中化學成分的數(shù)據(jù)，來進一步理解用戶的身體狀況。

這些設(shè)備收集的數(shù)據(jù)通常會傳送到隨附的應(yīng)用程序，并使用人工智能和機器學習自動分析數(shù)據(jù)。這些分析提供的健康見解可以幫助用戶跟蹤特定健康或健身目標的進展、監(jiān)測慢性健康狀況，甚至進行自動化藥物配送。

雖然此類設(shè)備聽起來很科幻、很未來，但事實上，許多設(shè)備目前已經(jīng)存在并正在使用。像是糖尿病患者經(jīng)常使用可穿戴設(shè)備進行連續(xù)血糖監(jiān)測（CGM）來管理血糖水平，而無需依賴手指刺破或最后一刻的身體提示。另一種“智能胰島素筆”則可以使用CGM數(shù)據(jù)來計算所需胰島素的準確劑量，以及何時該服用。

當然，糖尿病并不是唯一使用聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備的醫(yī)學領(lǐng)域，還有監(jiān)測睡眠和跟蹤身體節(jié)律的健康設(shè)備。牙齒傳感器有望提供另一種基于從唾液中收集的信息的持續(xù)進行健康監(jiān)測，有消化問題的人可以吞下模擬胃收縮的振動膠囊，以加速消化。嵌入物聯(lián)網(wǎng)的各種類型的智能貼片可以粘附在患者的皮膚上，并監(jiān)測生理體征，甚至輸送藥物。聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備應(yīng)用的發(fā)展將是無可限量的。

物聯(lián)網(wǎng)和聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備的廣泛使用可以讓患者在做出健康相關(guān)決策時擁有更多自主權(quán)。易于訪問的數(shù)據(jù)和信息（自動解釋可立即產(chǎn)生可操作的見解）可以使患者輕松管理健康問題，例如慢性病、災(zāi)難性健康事件后的恢復(fù)期，以及隨著衰老而增加的健康維護問題。

開發(fā)聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備所面臨的挑戰(zhàn)

聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)也有可能成為護理提供者極其有價值的工具。在我們當前的醫(yī)療保健系統(tǒng)下，患者通常只會在出現(xiàn)問題時才與醫(yī)療保健提供者互動；因此，現(xiàn)代醫(yī)學大多是反應(yīng)性的，而不是預(yù)防性的。

當患者確實有健康問題時，大多數(shù)用于診斷的數(shù)據(jù)要么由患者自行報告，要么是離散（意味著有較長的時間間隔）和有創(chuàng)方式收集的。由于聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備收集的數(shù)據(jù)是實時分析的，患者還可以識別突發(fā)健康事件的緊急預(yù)警信號并及時尋求幫助。最后，使用聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備時也可能執(zhí)行自動劑量計算和藥物輸送，可以讓必須定期自我給藥的患者安心。

利用聯(lián)網(wǎng)健康技術(shù)將使醫(yī)生能夠進行前攝的、無創(chuàng)的、持續(xù)的數(shù)據(jù)收集，這可以改善患者的健康生活體驗，增強診斷過程，并提供更多的預(yù)防性護理。最終，聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備可以讓患者更好地照顧自己，從而減少健康焦慮并提高整體生活質(zhì)量。

盡管聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備可以為患者和提供者帶來諸多好處，但如今它們很少在正式的醫(yī)療機構(gòu)中使用，這是因為大規(guī)模實施面臨著許多重大挑戰(zhàn)。首先，是安全和隱私問題，由于所收集的數(shù)據(jù)的敏感性，以及被黑客攻擊的聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備若無法正常工作，可能造成的嚴重后果，解決這個問題對于聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備尤其重要。

此外，還有醫(yī)療監(jiān)管上的要求，任何聲稱可以幫助診斷、治療或管理疾病或與用戶健康相關(guān)的任何其他內(nèi)容的設(shè)備，也必須獲得像是FDA這類機構(gòu)的批準。另一方面，也需考慮可擴展性的問題，必須解決圍繞如何以實用、道德、公平和安全的方式，大規(guī)模使用聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備的問題。由于上述這些問題仍未得到完全的解答，醫(yī)療保健提供者常常猶豫是否向患者推薦聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備。

連續(xù)血糖監(jiān)測儀有助于控制糖尿病

我們先以連續(xù)血糖監(jiān)測儀（CGM）的應(yīng)用為例，1型或2型糖尿病患者必須監(jiān)測血糖，以便就自己的健康做出明智的決定。連續(xù)血糖監(jiān)測儀可以讓患者了解不同的食物、藥物甚至體力活動如何影響血糖。這些信息對于幫助患者及其醫(yī)療團隊制定基于數(shù)據(jù)的護理計劃至關(guān)重要，以預(yù)防可能的并發(fā)癥，例如心臟病、失明、中風或腎臟疾病。

有望使用CGM的是那些希望更好地控制糖尿病的人，或者那些患有合并癥、需要更多地參與治療計劃的人。使用CGM的1型或2型糖尿病患者報告A1C水平得到改善，低血糖發(fā)生率降低，治療滿意度更高，整體幸福感更高。CGM技術(shù)的進步甚至允許與胰島素貼片輸送系統(tǒng)直接溝通和協(xié)調(diào)，充當人工胰腺來持續(xù)監(jiān)測和穩(wěn)定血糖水平。

連續(xù)血糖監(jiān)測儀有多種類型，但所有CGM均包含四個主要組件。這四個組成部分包括傳感器、模擬前端（AFE）、應(yīng)用處理器／藍牙接收器、電池。該傳感器是插入手臂或腹部皮下的細線導(dǎo)管，用于測量血管之間體液中的葡萄糖濃度。根據(jù)所使用的傳感器類型，導(dǎo)管需要定期更換；通常，每隔幾周就會發(fā)生一次。

發(fā)射器連接到傳感器，并將傳感器收集的信息傳輸?shù)绞殖纸邮掌骱停?a href="http://m.xsypw.cn/v/tag/11230/" target="_blank">智能手機，顯示患者的葡萄糖濃度數(shù)據(jù)。例如，患者可以利用這些信息來評估餐后血糖水平可能發(fā)生的變化，或制定治療計劃。搭配應(yīng)用程序可允許患者查看有關(guān)CGM結(jié)果的可視化實時數(shù)據(jù)。

無線設(shè)備為患者接收重要信息和監(jiān)測其健康狀況提供了多種可能性。設(shè)備制造商已經(jīng)意識到，創(chuàng)建能夠有效地將CGM所需的上述關(guān)鍵功能融入到患者便攜式設(shè)備中的產(chǎn)品的重要性。其中一些必要的功能包括長電池壽命、能源效率、安全性和功耗等因素。

基于BG27 BLE芯片的CGM參考設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）改變了患者與監(jiān)測其健康狀況的交互方式，而Silicon Labs等電子器件制造商正在革新工具，為患者提供實用、便攜且節(jié)能的工具。Silicon Labs很自豪地分享其CGM參考設(shè)計的最新成果。

Silicon Labs推出的BG27 BLE SoC，其創(chuàng)建的目的是幫助醫(yī)療設(shè)備制造商將先進的BLE連接集成到緊湊而復(fù)雜的設(shè)計設(shè)備中，例如為CGM設(shè)備的醫(yī)療應(yīng)用提供電池支持，并搭配提供能夠運行該應(yīng)用的MCU，以及處理電源管理和存儲數(shù)據(jù)的能力。該CGM參考設(shè)計使用Analog Devices的模擬前端（AFE）系統(tǒng)。

Silicon Labs的CGM上的新機制提供了一種在需要時使用升壓使能引腳仿真設(shè)備喚醒的方法。這種新穎的升壓使能引腳功能允許設(shè)備在極低的電源模式下工作，直到被患者喚醒。當該產(chǎn)品處于“擱置模式”時，它消耗的電流不到20納安，從而可以節(jié)省電池時間，直到客戶使用新設(shè)備。該CGM參考設(shè)計采用了一種激活該引腳的新穎方法，它的激活是由光傳感器觸發(fā)的，當設(shè)備從包裝中取出時，光傳感器會喚醒設(shè)備。例如，患者只需用手機手電筒照射它即可激活該產(chǎn)品。

當前的參考設(shè)計的運行時間通過了14天的市場標準，并使用1.5伏氧化銀電池，該電池在14天的市場標準之后仍然可以運行。Silicon Labs決定提供一個可以進一步優(yōu)化的基準實現(xiàn)，以減少總體電路板空間并縮小外形尺寸。CGM參考設(shè)計使用1.8伏模擬前端（AFE），無需使用外部功率升壓，并且由于升壓已位于芯片級封裝內(nèi)部，因此減少了物料清單（BOM）數(shù)量和最終成本和尺寸。

CGM參考設(shè)計包括利用藍牙服務(wù)的應(yīng)用和降低功耗的應(yīng)用，用戶可以根據(jù)喜好選擇每分鐘到每30分鐘之間的定期更新，并且可以優(yōu)化時間間隔以延長電池壽命。Silicon Labs具有不同的電源模式，允許任何藍牙設(shè)備在狀態(tài)之間快速轉(zhuǎn)換，以最大限度地降低總體功耗，范圍從優(yōu)化電池供電設(shè)備的電池電量到滿足高性能、長距離需求的強大解決方案。

開發(fā)人員正在為CGM參考設(shè)計實施聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備必要的安全措施。Silicon Labs已集成了DTSec保護配置文件要求，這是開發(fā)產(chǎn)品必需的。此外，Silicon Labs的定制零件制造服務(wù)（CPMS）服務(wù)可實現(xiàn)安全配置和設(shè)備定制，例如引導(dǎo)加載程序、安全密鑰編程和制造期間的鎖定調(diào)試。Silicon Labs不斷擴展其解決方案組合，以滿足隨著技術(shù)發(fā)展的各種需求，以確保患者獲得的產(chǎn)品不僅超出預(yù)期，而且安全高效。

結(jié)語

雖然目前在醫(yī)療保健環(huán)境中正式使用聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備主要是一種愿望，但這絕不是一個白日夢。許多與IoMT兼容的產(chǎn)品已經(jīng)尋求并獲得FDA等監(jiān)管機構(gòu)的批準，且還有許多其他產(chǎn)品正在申請過程中。在未來的幾年里，我們將繼續(xù)見證聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備如何從根本上改變我們的醫(yī)療保健系統(tǒng)，使其變得更好。Silicon Labs的BG27 BLE SoC與CGM參考設(shè)計，將可協(xié)助聯(lián)網(wǎng)健康設(shè)備開發(fā)商加快產(chǎn)品的開發(fā)周期，盡快搶占市場先機。