談到物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 人們一般就會想到聯(lián)網(wǎng)的家庭和聯(lián)網(wǎng)的社區(qū)。 其實這方面的醫(yī)療應(yīng)用發(fā)展也很迅速，已經(jīng)走在前列。 從診斷和監(jiān)控到醫(yī)療服務(wù)提供方式，IoT 嫁接了通信和傳感器輸出，實現(xiàn)了直到最近還屬于概念上的功能。 IoT 能夠讓設(shè)備收集信息并在設(shè)備之間、設(shè)備與云端之間進(jìn)行信息共享，這樣數(shù)據(jù)流就可以精確地以瓶頸速度收集和分析。

　　特別是對于二戰(zhàn)后 25 年內(nèi)出生的嬰兒潮一代（大約 7 千 8 百萬人）來說，他們即將退休并可能有更多新的醫(yī)療需求。 正是這一代人曾經(jīng)努力將許多東西編成象錄像機一樣簡單的程序。 幸而有了基于傳感器的 IoT 醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，大多數(shù)零件不再需要編程，且以移動、小型化設(shè)備形式出現(xiàn)，無需用戶干預(yù)即可在環(huán)境中有效工作。 這些設(shè)備將是可穿戴式、嵌入式或基于云的，并能夠進(jìn)行無線通信。

　　最終一個全球性醫(yī)療 IoT 設(shè)備系統(tǒng)將會出現(xiàn)，其中將包含數(shù)十億使用傳感器、致動器、微控制器、移動通信設(shè)備的設(shè)備和應(yīng)用。 因此，基于個人需要的保健服務(wù)將不僅會以更高效的方式提供，而且還會以最低的成本提供，因為存在規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

　　工作原理

　　傳感器和互連技術(shù)的發(fā)展使得一切皆有可能，保健服務(wù)現(xiàn)在可以包括動態(tài)收集病人數(shù)據(jù)，實現(xiàn)預(yù)防性護(hù)理、診斷，甚至測量治療結(jié)果。 自動化和實時因素減少了錯誤，提升了質(zhì)量和效率。 如今，基于無線傳感器的系統(tǒng)收集醫(yī)療數(shù)據(jù)時，變得前所未有的方便，服務(wù)可以直接提供到病人。

　　物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)保健服務(wù)依托物聯(lián)網(wǎng)，以直接相互連接的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備形式，通過連接到云端服務(wù)器的安全服務(wù)層 (SSL) 獲取并共享重要數(shù)據(jù)。 它集傳感器、微控制器和網(wǎng)關(guān)于一體，將傳感器數(shù)據(jù)作進(jìn)一步分析后傳送到云端，然后再傳送給護(hù)理人員。

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控能夠讓世界各地的病人得到足夠的保健服務(wù)。 數(shù)據(jù)通過傳感器獲取，復(fù)雜的算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，醫(yī)療專家能無線訪問這些信息，并做出診斷和治療建議。 病人也能獲得晝夜不斷地監(jiān)控，這樣就可以偵測到微小的變化，從而避免藥物中毒。

　　隨著人口老齡化，獨立生活的老年人可以使用監(jiān)控設(shè)備檢測摔倒并自動報告給急救人員。 傳感器經(jīng)策略性布置后，可以監(jiān)控日?；顒?，并將反?，F(xiàn)象通過電話報告給護(hù)理提供商或家庭成員。 應(yīng)用處理和無線連接可以嵌入移動個人健康網(wǎng)關(guān)，以監(jiān)控重要體癥參數(shù)并管理健康。

　　IoT 保健的關(guān)鍵挑戰(zhàn)——標(biāo)準(zhǔn)

　　將一大堆復(fù)雜的設(shè)備放在一起事關(guān)多個層面。 特別是要有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。 IoT 未來將更加依賴通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化。

　　同護(hù)理提供者共享數(shù)據(jù)的監(jiān)控設(shè)備之間要進(jìn)行無線通信，相關(guān)指導(dǎo)原則的建立工作一直在推進(jìn)中。 設(shè)計人員必須了解標(biāo)準(zhǔn)活動，包括以下之類工作：

　　1.Continua Health Alliance（康體佳健康聯(lián)盟），保健和技術(shù)公司的聯(lián)合團(tuán)體，設(shè)立目標(biāo)是建立互操作個人健康解決方案指導(dǎo)原則。 該組織已經(jīng)建立了一套有關(guān)互操作性的指導(dǎo)原則，依據(jù)此原則，獲得 Continua 認(rèn)可的設(shè)備將能夠與其它也獲得 Continua 認(rèn)可的設(shè)備一起工作，有保障地實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)用途。

　　2.用于 LAN 的 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)定義了 Wi-Fi (IEEE 802.11) 和 ZigBee (IEEE 802.15.4) 網(wǎng)絡(luò)。 PAN 標(biāo)準(zhǔn)包括藍(lán)牙和 BLE（低功耗藍(lán)牙）、IEEE 802.15.4j、IEEE 802.15.6，與人體局域網(wǎng) (BAN) 相關(guān)。

　　3.涉及的移動電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)包括 GSM/UMTS 和 CDMA。

　　4.總之，美國食品和藥物管理局 (FDA) 已經(jīng)認(rèn)可并公布了 25 個支持醫(yī)療設(shè)備互操作性和安全性的標(biāo)準(zhǔn)。

　　幾個傳感器實例

　　醫(yī)療應(yīng)用與互聯(lián)網(wǎng)的合并涉及許多類型的傳感器。 以下就是幾個實例：

　　All Sensors 的 DLVR 系列小型數(shù)字輸出傳感器（圖 1a）基于該公司的 CoBeam2 技術(shù)，減少了封裝應(yīng)力敏感性，改進(jìn)了總體長期穩(wěn)定性。

　　圖 1a：DLVR 系列減少了封裝應(yīng)力，相比單芯片器件，極大地提高了位置靈敏度。

　　DLVR 是一個帶有信號路徑的數(shù)據(jù)傳感器，包括一個傳感元件、一個 14 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個 DSP 和一個支持 I2C 或 SPI 的 I/O 塊（圖 1b）。 傳感器同時包括內(nèi)部溫度基準(zhǔn)和相關(guān)的控制邏輯，以支持配置的操作模式。 傳感元件不采樣時會關(guān)斷，以節(jié)省電能。 既然有一個單 ADC，那么在 ADC 前端也會有一個多路復(fù)用器，為該 ADC 選擇信號來源。

　　圖 1b：All Sensors DLVR 的基本功能。

　　電源電壓選擇簡化了將傳感器集成到大量系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)與串行通信通道的直接連接。 對于電池供電的系統(tǒng)，在兩次讀數(shù)之間傳感器能進(jìn)入極低功耗模式，從而最大限度地降低電源負(fù)載。 這些已經(jīng)校準(zhǔn)和補償?shù)膫鞲衅骺稍趯挏囟确秶鷥?nèi)提供精確、穩(wěn)定的輸出。 與非腐蝕性、非離子工作液（如空氣和干燥氣體）一起使用時，還為潮濕/惡劣介質(zhì)保護(hù)提供保護(hù)性涂層選擇。 在醫(yī)療領(lǐng)域，它用于醫(yī)療呼吸、環(huán)境控制和便攜式/手持式設(shè)備。

　　在醫(yī)療應(yīng)用中，通常溫度是主要考慮因素。 Silicon Labs 的 Si701x/2x 單片相對濕度和濕度傳感器（圖 2）集合了經(jīng)工廠全面校準(zhǔn)的濕度和溫度傳感器元件以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號處理以及一個 I2C 主機接口。

　　圖 2：Si701x/2x 傳感器精度高，長期穩(wěn)定且漂移、功耗和磁滯低。

　　該系列在醫(yī)療應(yīng)用中用于呼吸療法，帶有精密的相對濕度傳感器、溫度傳感器、輔助第二區(qū)傳感器輸入、寬工作電壓范圍、I2C 主機接口，并采用 3 mm x 3 mm 的 DFN 封裝。 它具有長期穩(wěn)定性并提供工廠校準(zhǔn)。

　　涉及 IoT 的醫(yī)療部門不僅僅是醫(yī)院中的保健或遠(yuǎn)程設(shè)置。 在監(jiān)控、提供反饋，以及某些情況下連接醫(yī)療專家的鏈路中，健身設(shè)備、健康電子儀器甚至是智能手表都要起到一定的作用。 在健身“可穿戴”監(jiān)控儀中有用的零件是 Silicon Labs 的帶 I2C 接口的 Si1132 紫外線指數(shù)和環(huán)境光傳感器 IC。

　　集成紫外線指數(shù)傳感器帶有一個數(shù)字紫外線指數(shù)寄存器，可以通過 I2C 接口讀取，并通過工廠校準(zhǔn)解決零件與零件的差異，另外還包括一個集成式環(huán)境光傳感器，具有 100 毫勒克斯的分辨率，允許在深色玻璃下工作。 應(yīng)用包括健身、保健電子設(shè)備和智能手表。

　　此傳感器 IC 包括一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，集成高敏感度可見光和紅外線光電二極管，以及數(shù)字信號處理器。 Si1132 在寬動態(tài)范圍內(nèi)和各種各樣的光源（含直射陽光）下具有出色的性能。 Si1132 器件采用 10 引腳 2 x 2 mm QFN 封裝，能夠在 –40 至 +85°C 溫度范圍內(nèi)在 1.71 至 3.6 V 電壓下工作。

　　由于監(jiān)控病人和老年人跌倒很重要，傾角計就成為此類應(yīng)用的核心傳感器。 ADIS16203 就是一個可編程的 360° 傾角計實例，來自 Analog Devices（圖 3）。

　　圖 3：需要檢測跌倒嗎？ 象 Analog Devices ADIS16203 這樣的傾角計是基本元件。

　　看看在傾斜感應(yīng)、運動、位置測量、監(jiān)控和報警設(shè)備中的應(yīng)用，此元件就是一個采用單一緊湊封裝的傾角測試系統(tǒng)。 它采用了 Analog Devices 的 iSensor 技術(shù)。 一般集成 iSensor 技術(shù)就允許進(jìn)行系統(tǒng)插入，只需一個電源和一個串行端口。 將該公司的 iMEMS 傳感器技術(shù)與嵌入式信號處理功能結(jié)合，使用串行外設(shè)接口 (SPI) 就能夠以可存取的格式提供經(jīng)工廠校準(zhǔn)的、傳感器轉(zhuǎn)數(shù)字的傾角數(shù)據(jù)。 易于存取經(jīng)校準(zhǔn)的數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)，提供了一個系統(tǒng)就緒型設(shè)備，會使成本、程序風(fēng)險和開發(fā)成本更低。

　　傳感器就是檢測物理、化學(xué)和生物信號的器件，為這些信號提供了一種測量和記錄的方式。 在保健和健身“物聯(lián)網(wǎng)”設(shè)備中，傳感器可以監(jiān)控用戶和/或病人的體溫、壓力、化學(xué)和生物級別。 傳感器技術(shù)將以這樣一種方式改進(jìn)醫(yī)院的角色、門診病人的地點、家庭和步行計劃。 本文介紹了多個非常適合 IoT 和保健應(yīng)用的傳感器。 如需詳細(xì)了解這些零件的信息，請使用文中的鏈接訪問 Digi-Key 網(wǎng)站上的產(chǎn)品信息頁。