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低功耗RFIC将为医疗领域带来革命性改变 |
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| http://cn.newmaker.com
2/26/2011 3:52:00 PM
佳工机电网
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我们认为健康监测领域急需无线传感器，以降低不断上升的健康护理成本，病人可以佩带这些传感器，在家中正常生活。通过创造性地应用无线传感器，把传感器与手表等实时显示器连接起来，然后与PC相连，再与互联网连接，病人就可以减少住院时间，同时仍然能够与保健提供商之间保持联系。
射频，通常指包括高频、甚高频和超高频，其频率在3 MHz-10 000 MHz ，是无线通信领域最为活跃的频段。在最近十几年里，无线通信技术得到了飞跃式的发展，射频器件快速的代替了使用分立半导体器件的混合电路，这些技术都是对设计者的挑战。
RFIC（射频集成电路）是90年代中期以来随着IC工艺改进而出现的一种新型器件。RFIC的技术基础主要包括：1）工作频率更高、尺寸更小的新器件研究；2）专用高频、高速电路设计技术；3）专用测试技术；4）高频封装技术。本文将从IC技术的角度对该领域近期出现的一些新动向进行简要的综述和分析。
无线连接性尚未被医疗领域所采用，因为现有的专有或者标准无线技术还不能满足该产业的一些特殊需求。用于该产业的技术，必须保证不会增加使用者的健康风险，而且必须绝对可靠。
概括来说，这些需求是：
• 互操作性—必须采用开放性标准，以保证不同厂商的产品能够相互通信；
• 传感器—必须精确可靠，采用简单的配对，即插即用，耐用且能够自动复原；
• 超低功率(ULP)及长寿电池—传感器需要采用简化协议的低功率RF射频，使用一颗纽扣电池就能工作数月甚至数年时间；
• 系统与设备安全性—数据的传送必须安全，以保证医疗数据不会泄漏；
• 分布网络—传感器需要与互联网和无线网络等服务通信，以便有关信息能够接力传递到遥远的保健从业人员；
• 难以拒绝—健康护理机构都非常保守，因此需要有令人信服的理由，他们才会采用新技术。
2009年底，1.0版蓝牙低能量规格将得到批准，届时将会出现理想的无线医疗监测解决方案。该规格详细描述一种短距RF通信技术，该技术具有以下特点：超低功耗、轻量级的协议堆叠、与“经典”蓝牙无线技术集成(但这种集成将需要新一代“双模”蓝牙芯片，主要半导体厂商目前正在加紧开发此类芯片)。
低能量蓝牙可以满足医疗当局的所有要求。例如，它的协议堆叠很小，因此在发射或接收时只消耗极小的电流(微安级，而且在“睡眠”状态下消耗的电流更是只有毫微安级)。此外，低能量蓝牙支持AEC加密的无线通信，这对于确保医疗数据的私密性非常重要。
另外，低能量蓝牙将是一种开放性标准，从而保证不同厂商生产的传感器之间可以快速简便地建立通讯。而且由于低能量蓝牙建立在老式蓝牙无线技术的基础之上，所以将来很容易建立由多个传感器构成的个人局域网。例如，各传感器测量心率不齐、血糖、血压人体氧含量，并与一个“主”设备通信。
但是，低能量蓝牙相对于其它无线技术的最大优势，可能是把传感器产生的数据发送给医生的方式。这是因为，传感器将能够直接与手机(假设手机采用符合低能量规格的下一代双模蓝牙芯片)中的蓝牙芯片通讯。该手机将充当身体周围传感器组成的特别PAN网络中的主机，并将保证实现安全的通讯。而最大优点则在于，实际上已经人人都已拥有手机。
凭借数十年积累起来的ULP无线连接专门技术，Nordic公司在开发低能量蓝牙方面一直发挥着重要作用。该公司是2006年诺基亚牵头成立的Wibree联盟的创始成员。Wibree联盟2007年6月与蓝牙技术联盟(SIG)合并，Wibree技术由此成为低能量蓝牙的基础。Nordic公司的工程师还是制订该规格的委员会的成员。
Nordic公司计划率先发布符合1.0版规格的单模式低能量蓝牙芯片。我们最近在东京举行的SIG "All Hands"会议上宣布，即将推出其μBlue蓝牙低能量产品。
μBlue是一种单模式低能量蓝牙解决方案，峰值电流较低，平均电流可达微安级，支持有关应用可以利用纽扣电池工作数月至数年时间。μBlue非常适合超低功率医疗传感器应用，以及消费、体育和工业等领域中的许多其它ULP应用。
μBlue将基于单芯片架构，集成Nordic公司的最新ULP射频，具有基带、微控制器以及全嵌入式软件堆叠。μBlue系列的第一款产品将包含nRF8001—单模式从控芯片，适合手表、传感器和遥控。第一款产品计划在2009年下半年全面上市(在1.0版低能量蓝牙规格正式发布之后)。Nordic Semiconductor 是一家领先的超低功率2.4GHz收发器厂商。该公司的产品如nRF24L01+和nRF24AP1已被用于数以百万计的鼠标、键盘、遥控器、游戏控制器、心率监测计、速度与距离检测器。
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