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摘要：便携式医疗设备的开发商和用户要求拥有更方便的网络接入功能和更长的电池使用时间。为此，德州仪器（TI）推出了首款基于其创新的“金刚狼”（Wolverine）技术平台（即MSP430FR59xx微控制器）的半导体产品。本文介绍了一些TI的嵌入式解决方案，使用了MSP430FR59xx微控制器和CC2541蓝牙低功耗系列。本文网络版地址：http：//www.eepw. com.cn/article/192728.htm
关键词：便携式；医疗；蓝牙；安全
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.12.004
引言
过去20年，便携式医疗设备市场持续演进。随着世界网络的发展，网络医疗保健（即远程医疗）成为医疗设备技术发展的流行趋势。下面是一些重要的行业发展趋势：
IMS研究公司称，2012年到2016之间，全世界消费类医疗智能蓝牙设备的出货量将超过1030万台，而单是2016年一年，其出货量就达470万台以上。
IMS研究公司调查结果显示，尽管2012年拥有无线接入功能的医疗设备仅占5%，但因其低功耗的特点，到2016年，智能蓝牙技术将主导消费类医疗设备无线技术。
在《2012版保健医疗监测行业无线技术机遇》报告中，IMS研究公司表示，2016年，将有超过35%的具有无线接入功能的消费类医疗设备使用智能蓝牙技术。
在这些便携式医疗设备中，智能蓝牙技术可让设备收集重要数据，然后把这种信息传送给智能蓝牙设备，例如：笔记本电脑、智能电话或平板电脑等。之后，这些消费类设备再把数据通过蜂窝网络或者Wi-Fi传送至某个云平台，这样医生便可监测患者的身体状况。这虽然看似简单，但是，通过电子方式存储和传输医疗数据必须要遵守患者个人隐私保护规定。1996年颁布的《健康保险流通与责任法案》（HIPAA），旨在规范电子健康记录系统，并实行严格的电子安全规定。随着电子医疗记录和远程医疗不断发展，与传统纸质记录的要求一样，医务工作者有责任保护患者的电子病历，并为患者的治疗情况保密。实际上，由于电子文档更容易被复制和传输，因此电子文件、图像、音频和视频的存储要求更高的安全性。所以，在便携式医疗设备的发展过程中，需要认真考虑数字安全问题。
MSP430FR59xx实现低功耗、安全性
TI的MSP430FR59xx微控制器让医疗设备设计拥有安全的网络接入与数据存储，用于远程显示设备（例如：智能电话、平板电脑或者医疗聚合设备等），以帮助确保保密链始终保持其完整性。结合TI的无线产品，这种基于FRAM的产品系列可通过ZigBee、亚1GHz、蓝牙、低功耗蓝牙和使用个人医疗设备类别（PHDC）协议的USB，为医疗保健设备提供有线和无线网络接入，包括血压监测仪、血糖计、称量计、脉搏血氧计等。
低功耗蓝牙继承了“经典”蓝牙技术的加密、身份验证和授权安全特性，帮助确保数据保密。这种加密技术使用高级加密标准（AES），此技术标准已获美国政府采用。
AES技术集成于MSP430FR59xx微控制器内，结合MSP430FR59xx微控制器的高级内存保护单元，为便携式医疗设备带来高级安全性。
MSP430FR59xx微控制器基于TI的超低功耗“金刚狼”技术平台，可为所有便携式医疗设备带来安全性、长电池使用时间和高集成度。其具体功能诸如：无线传感功能；FRAM内存；超低功耗片上系统（SoC）；安全应用；可锁定内存段等。
CC2541支持健康设备规范
蓝牙技术联盟（SIG）已经开发出了Health Device Profile（HDP）软件，对经典蓝牙技术性能进行优化，以用于医疗保健应用，并使用医务工作者要求的标准格式来提供数据。同样，SIG还正在开发低功耗蓝牙使用的HDP软件。
经典蓝牙技术的HDP是一种“通用”解决方案，可适用于所有类型的医疗产品。结果，经典蓝牙技术的HDP变成一种大型项目，要求大量的内存容量和电池电量。低功耗蓝牙具有许多针对特定应用的定制HDP。医疗产品设计人员可以选择一个或者多个属性来适应其具体的应用，从而降低了内存和电量开销。使用低功耗蓝牙的终端产品比经典蓝牙设备更加简单、便宜和高功效。
目前的一些低功耗蓝牙版本包括用于医疗保健应用的HDP，例如：体温、血压、体重、血糖、血氧、心率、计步器、速度、距离、周期节奏、简单远程控制和电池状态信息。
除安全性保护以外，低功耗蓝牙还使用隐私保护，旨在防止非授权接收者的“追踪”。利用频繁变化的随机设备地址，可以限制对发射设备的追踪，从而实现上述目标。
为了对一些要求低功耗和可升级堆栈的苛刻应用提供支持，TI推出了CC2541低功耗蓝牙解决方案，它的重要优点有：先期实现低功耗、单模低功耗蓝牙传感器应用；集成在一块芯片上，使用灵活的解决方案，简化设计；这种低功耗传感器设备设计、使用一枚纽扣电池便可以工作长达1年以上；健壮的RF性能。
无线技术对远程医疗的影响
2009年6月，康体佳健康联盟（Continua Health Alliance，由190家公司组成的一个开放型产业联盟，旨在提高个人医疗保健的品质），在其下一版通用设计指南中选入了两种无线技术标准。该指南为广大电子产品制造厂商规定了产品设计方法，以达到康体佳的通用标准，并获得该联盟的认证标识。
考虑到所要求功耗水平、手机使用的普遍性、规定距离以及预期市场渗透能力等因素，该联盟选择低功耗蓝牙（正在制定最终规范），用于用户医疗保健无线监测。 该决定带来的诸多好处，帮助S3集团等公司成为远程医疗咨询服务行业的领先供应商。S3集团使用一个患者入口，针对MSP430产品对软件做了优化。该入口让患者和医生可在诊所以外进行医疗信息和远程数据的传输与共享。通过其灵活和通用架构，该入口帮助实现多个远程系统或者电子健康记录（EHR）的数据交换。
这种平台让远程医疗厂商或者服务提供商在整个远程医疗生态系统内提供更加有效的慢性病管理和信息交换工具。另外，通过这种简单易用的入口，患者可以获知其健康诊断结果、查阅资料、遵循医疗服务提供商的建议或者参加当地的社区活动，从而主动地管理其长期身体状况。另外，该入口还允许获得授权的朋友和亲人追踪患者的治疗进展，并在必要时鼓励患者，为其提供支持。
举例应用：血糖监测
建议患者每天数次记录血糖水平—测量越勤，控制越好，因为饮食、锻炼或者胰岛素注射都会迅速使其变高或者低。测量血糖水平时，血糖计会对试纸上的样品进行测量。作为微控制器如何实现这种技术的一个例子，这类血糖计中所使用的MSP430FR59xx MCU，可以把信息存储在其集成FRAM内存中，之后在定期健康体检时调用它。FRAM技术通过其耐写性（1015个写周期），提供持续数据记录方法。在糖尿病控制中，血糖计内置的低功耗蓝牙技术拥有许多优势。血糖计获得的数据会被频繁地上载至患者的手机，然后发送到医生的计算机，让其可以通过患者入口（例如：S3入口）查看该数据。相比每季度一次的检查，血糖测量趋势分析可以让医生更容易找出异常，从而每周为患者制定不同的饮食计划。
蓝牙路由器在低功耗蓝牙设备和互联网之间起到“网关”的作用，利用它，低功耗蓝牙可以在不使用手机或者电脑的情况下与网站应用通信。网站应用还可以向低功耗蓝牙设备发回消息。
为了进一步实现糖尿病控制，持续血糖监测让患者和医生可以获得实时数据，从而积极主动地控制病情。持续血糖监测依赖于频繁的测量（例如，24小时进行288次血糖测量）。 FDA认可的持续血糖监测设备会在腹部皮肤以下植入微型血糖传感器。这种系统可以每五分钟记录一次血糖值，记录时间最长可达72小时。
具有无线功能的持续血糖监测还可让1型糖尿病患者受益。由于它们更适于短期应用，例如：普通扎破手指采血测量时出现的低血糖水平（低血糖症），如果得不到快速处理便会导致昏迷，因此BLE型设备可以挽救生命。在进行频繁测量时，提供商或者患者可以设置阈值，用于警告患者的危险状况，实现实时处理治疗。
传统血糖监测方法和更新的持续血糖监测都要求定期存储血糖测量数据，并在存储和传输过程中保护患者信息。TI的超低功耗MSP430FR59xx微控制器提供了这些必要功能—集成FRAM，用于血糖测量数据存储；集成安全加速，用于敏感患者信息加密。它们可以帮助医疗设备制造厂商设计出能够在数据存储或者无线传输过程中保护患者数据的产品。
另外，这种超低功耗性能让一些应用可以使用自然采集能源，例如：体热等，实现不依赖于电池或者其它电源的真正意义上的持续监测。组合使用MSP430FR59xx微控制器、TI网络接入解决方案和高性能模拟前端（AFE），让医疗设备制造厂商能够使用这类TI产品，设计出包含数据记录的各种实现。
总结
医疗保健应用的无线通信与安全正变得越来越重要。由MSP430FR59xx微控制器所实现的多远程系统数据安全交换器扮演重要角色。
关键词：便携式；医疗；蓝牙；安全
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.12.004
引言
过去20年，便携式医疗设备市场持续演进。随着世界网络的发展，网络医疗保健（即远程医疗）成为医疗设备技术发展的流行趋势。下面是一些重要的行业发展趋势：
IMS研究公司称，2012年到2016之间，全世界消费类医疗智能蓝牙设备的出货量将超过1030万台，而单是2016年一年，其出货量就达470万台以上。
IMS研究公司调查结果显示，尽管2012年拥有无线接入功能的医疗设备仅占5%，但因其低功耗的特点，到2016年，智能蓝牙技术将主导消费类医疗设备无线技术。
在《2012版保健医疗监测行业无线技术机遇》报告中，IMS研究公司表示，2016年，将有超过35%的具有无线接入功能的消费类医疗设备使用智能蓝牙技术。
在这些便携式医疗设备中，智能蓝牙技术可让设备收集重要数据，然后把这种信息传送给智能蓝牙设备，例如：笔记本电脑、智能电话或平板电脑等。之后，这些消费类设备再把数据通过蜂窝网络或者Wi-Fi传送至某个云平台，这样医生便可监测患者的身体状况。这虽然看似简单，但是，通过电子方式存储和传输医疗数据必须要遵守患者个人隐私保护规定。1996年颁布的《健康保险流通与责任法案》（HIPAA），旨在规范电子健康记录系统，并实行严格的电子安全规定。随着电子医疗记录和远程医疗不断发展，与传统纸质记录的要求一样，医务工作者有责任保护患者的电子病历，并为患者的治疗情况保密。实际上，由于电子文档更容易被复制和传输，因此电子文件、图像、音频和视频的存储要求更高的安全性。所以，在便携式医疗设备的发展过程中，需要认真考虑数字安全问题。
MSP430FR59xx实现低功耗、安全性
TI的MSP430FR59xx微控制器让医疗设备设计拥有安全的网络接入与数据存储，用于远程显示设备（例如：智能电话、平板电脑或者医疗聚合设备等），以帮助确保保密链始终保持其完整性。结合TI的无线产品，这种基于FRAM的产品系列可通过ZigBee、亚1GHz、蓝牙、低功耗蓝牙和使用个人医疗设备类别（PHDC）协议的USB，为医疗保健设备提供有线和无线网络接入，包括血压监测仪、血糖计、称量计、脉搏血氧计等。
低功耗蓝牙继承了“经典”蓝牙技术的加密、身份验证和授权安全特性，帮助确保数据保密。这种加密技术使用高级加密标准（AES），此技术标准已获美国政府采用。
AES技术集成于MSP430FR59xx微控制器内，结合MSP430FR59xx微控制器的高级内存保护单元，为便携式医疗设备带来高级安全性。
MSP430FR59xx微控制器基于TI的超低功耗“金刚狼”技术平台，可为所有便携式医疗设备带来安全性、长电池使用时间和高集成度。其具体功能诸如：无线传感功能；FRAM内存；超低功耗片上系统（SoC）；安全应用；可锁定内存段等。
CC2541支持健康设备规范
蓝牙技术联盟（SIG）已经开发出了Health Device Profile（HDP）软件，对经典蓝牙技术性能进行优化，以用于医疗保健应用，并使用医务工作者要求的标准格式来提供数据。同样，SIG还正在开发低功耗蓝牙使用的HDP软件。
经典蓝牙技术的HDP是一种“通用”解决方案，可适用于所有类型的医疗产品。结果，经典蓝牙技术的HDP变成一种大型项目，要求大量的内存容量和电池电量。低功耗蓝牙具有许多针对特定应用的定制HDP。医疗产品设计人员可以选择一个或者多个属性来适应其具体的应用，从而降低了内存和电量开销。使用低功耗蓝牙的终端产品比经典蓝牙设备更加简单、便宜和高功效。
目前的一些低功耗蓝牙版本包括用于医疗保健应用的HDP，例如：体温、血压、体重、血糖、血氧、心率、计步器、速度、距离、周期节奏、简单远程控制和电池状态信息。
除安全性保护以外，低功耗蓝牙还使用隐私保护，旨在防止非授权接收者的“追踪”。利用频繁变化的随机设备地址，可以限制对发射设备的追踪，从而实现上述目标。
为了对一些要求低功耗和可升级堆栈的苛刻应用提供支持，TI推出了CC2541低功耗蓝牙解决方案，它的重要优点有：先期实现低功耗、单模低功耗蓝牙传感器应用；集成在一块芯片上，使用灵活的解决方案，简化设计；这种低功耗传感器设备设计、使用一枚纽扣电池便可以工作长达1年以上；健壮的RF性能。
无线技术对远程医疗的影响
2009年6月，康体佳健康联盟（Continua Health Alliance，由190家公司组成的一个开放型产业联盟，旨在提高个人医疗保健的品质），在其下一版通用设计指南中选入了两种无线技术标准。该指南为广大电子产品制造厂商规定了产品设计方法，以达到康体佳的通用标准，并获得该联盟的认证标识。
考虑到所要求功耗水平、手机使用的普遍性、规定距离以及预期市场渗透能力等因素，该联盟选择低功耗蓝牙（正在制定最终规范），用于用户医疗保健无线监测。 该决定带来的诸多好处，帮助S3集团等公司成为远程医疗咨询服务行业的领先供应商。S3集团使用一个患者入口，针对MSP430产品对软件做了优化。该入口让患者和医生可在诊所以外进行医疗信息和远程数据的传输与共享。通过其灵活和通用架构，该入口帮助实现多个远程系统或者电子健康记录（EHR）的数据交换。
这种平台让远程医疗厂商或者服务提供商在整个远程医疗生态系统内提供更加有效的慢性病管理和信息交换工具。另外，通过这种简单易用的入口，患者可以获知其健康诊断结果、查阅资料、遵循医疗服务提供商的建议或者参加当地的社区活动，从而主动地管理其长期身体状况。另外，该入口还允许获得授权的朋友和亲人追踪患者的治疗进展，并在必要时鼓励患者，为其提供支持。
举例应用：血糖监测
建议患者每天数次记录血糖水平—测量越勤，控制越好，因为饮食、锻炼或者胰岛素注射都会迅速使其变高或者低。测量血糖水平时，血糖计会对试纸上的样品进行测量。作为微控制器如何实现这种技术的一个例子，这类血糖计中所使用的MSP430FR59xx MCU，可以把信息存储在其集成FRAM内存中，之后在定期健康体检时调用它。FRAM技术通过其耐写性（1015个写周期），提供持续数据记录方法。在糖尿病控制中，血糖计内置的低功耗蓝牙技术拥有许多优势。血糖计获得的数据会被频繁地上载至患者的手机，然后发送到医生的计算机，让其可以通过患者入口（例如：S3入口）查看该数据。相比每季度一次的检查，血糖测量趋势分析可以让医生更容易找出异常，从而每周为患者制定不同的饮食计划。
蓝牙路由器在低功耗蓝牙设备和互联网之间起到“网关”的作用，利用它，低功耗蓝牙可以在不使用手机或者电脑的情况下与网站应用通信。网站应用还可以向低功耗蓝牙设备发回消息。
为了进一步实现糖尿病控制，持续血糖监测让患者和医生可以获得实时数据，从而积极主动地控制病情。持续血糖监测依赖于频繁的测量（例如，24小时进行288次血糖测量）。 FDA认可的持续血糖监测设备会在腹部皮肤以下植入微型血糖传感器。这种系统可以每五分钟记录一次血糖值，记录时间最长可达72小时。
具有无线功能的持续血糖监测还可让1型糖尿病患者受益。由于它们更适于短期应用，例如：普通扎破手指采血测量时出现的低血糖水平（低血糖症），如果得不到快速处理便会导致昏迷，因此BLE型设备可以挽救生命。在进行频繁测量时，提供商或者患者可以设置阈值，用于警告患者的危险状况，实现实时处理治疗。
传统血糖监测方法和更新的持续血糖监测都要求定期存储血糖测量数据，并在存储和传输过程中保护患者信息。TI的超低功耗MSP430FR59xx微控制器提供了这些必要功能—集成FRAM，用于血糖测量数据存储；集成安全加速，用于敏感患者信息加密。它们可以帮助医疗设备制造厂商设计出能够在数据存储或者无线传输过程中保护患者数据的产品。
另外，这种超低功耗性能让一些应用可以使用自然采集能源，例如：体热等，实现不依赖于电池或者其它电源的真正意义上的持续监测。组合使用MSP430FR59xx微控制器、TI网络接入解决方案和高性能模拟前端（AFE），让医疗设备制造厂商能够使用这类TI产品，设计出包含数据记录的各种实现。
总结
医疗保健应用的无线通信与安全正变得越来越重要。由MSP430FR59xx微控制器所实现的多远程系统数据安全交换器扮演重要角色。