醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)大幅加快醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的采用

遠(yuǎn)程醫(yī)療和遠(yuǎn)程保健服務(wù)

加速醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的需求

疫情加速了醫(yī)療保健領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，因?yàn)槿藗儽苊馇巴鶕頂D的醫(yī)院，希望在家便可獲得所需的護(hù)理來預(yù)防疾病。遠(yuǎn)程醫(yī)療和遠(yuǎn)程保健服務(wù)的快速采用，加速了對醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)（IoMT）的需求，促進(jìn)了對更智能、更準(zhǔn)確、更互聯(lián)的可穿戴設(shè)備和便攜式醫(yī)療設(shè)備的需求。本文將為您探討醫(yī)療保健應(yīng)用的發(fā)展方向，以及由Silicon Labs所推出的相關(guān)無線解決方案的產(chǎn)品特性。

醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)大幅加快醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的采用

自疫情開始以來，全球醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)醫(yī)療保健IT預(yù)算的比例呈指數(shù)級增長，大型醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)加大對數(shù)字化轉(zhuǎn)型計(jì)劃的投資，特別是在智能醫(yī)院和診所方面。

當(dāng)前的醫(yī)療保健工作者和消費(fèi)者正在見證了如何使用技術(shù)更有效地實(shí)踐和提供醫(yī)療保健，以應(yīng)對遠(yuǎn)程醫(yī)療保健服務(wù)需求的激增。IoMT的普及正在改變醫(yī)療保健行業(yè)，推動臨床醫(yī)療環(huán)境的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以及傳統(tǒng)臨床環(huán)境之外的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，無論是在家還是遠(yuǎn)程醫(yī)療均是如此。從智能醫(yī)療機(jī)構(gòu)設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)和校準(zhǔn)，到醫(yī)療資源的臨床效率，再到家庭遠(yuǎn)程健康管理等等，這些設(shè)備正在徹底改變醫(yī)療保健運(yùn)營，同時(shí)使患者在家享受正常生活質(zhì)量，增加可及性并改善健康結(jié)果。

疫情也加快了IoMT的大規(guī)模采用，為跟上這一趨勢，設(shè)備制造商正面臨挑戰(zhàn)，必須將安全、節(jié)能的無線連接集成到極小的尺寸中，其尺寸甚至需要比牙齒還小。不過，當(dāng)涉及到健康議題時(shí)，除了尺寸之外，電池壽命、功耗、安全性和能效都很重要。

大多數(shù)聯(lián)網(wǎng)可穿戴設(shè)備和便攜式醫(yī)療設(shè)備需要準(zhǔn)確跟蹤人們的生物特征數(shù)據(jù)，使醫(yī)療保健提供商能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控患者，跟蹤進(jìn)展并在必要時(shí)進(jìn)行干預(yù)。醫(yī)療設(shè)備的壽命在這里至關(guān)重要，因?yàn)獒t(yī)療設(shè)備的存儲和使用時(shí)間長達(dá)幾天、幾個(gè)月，甚至幾年。

此外，人工智能／機(jī)器學(xué)習(xí)（AI/ML）正在對醫(yī)療保健領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響，許多便攜式醫(yī)療設(shè)備，如血糖儀（BGM）、連續(xù)血糖監(jiān)測儀（CGM）、血壓監(jiān)測儀、脈搏血氧儀、胰島素泵、心臟監(jiān)測系統(tǒng)、癲癇管理、唾液監(jiān)測等產(chǎn)品的制造商，都看到AI/ML正在幫助創(chuàng)建更智能、更快速、更節(jié)能的應(yīng)用。

專為低功耗、小封裝終端設(shè)備開發(fā)的SoC

Silicon Labs推出一系列全新低功耗SoC，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供安全、節(jié)能的多協(xié)議無線網(wǎng)絡(luò)，這就是EFR32xG27，其中包括多協(xié)議SoC MG27，以及藍(lán)牙低能耗SoC BG27。

由Silicon Labs推出的EFR32MG27系列2多協(xié)議無線SoC，擴(kuò)展了Silicon Labs的Zigbee產(chǎn)品組合，專為低功耗、小封裝終端設(shè)備而開發(fā)。集成DCDC升壓為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商提供了低至0.8伏的運(yùn)行能力，可使用單節(jié)堿性電池和紐扣電池，進(jìn)而降低設(shè)備的外形尺寸和成本。

EFR32MG27這款低功耗無線片上系統(tǒng)，內(nèi)置高性能32位76.8 MHz ARM Cortex-M33，具有DSP指令和浮點(diǎn)單元以實(shí)現(xiàn)高效信號處理，高達(dá)768 kB的閃存程序內(nèi)存，RAM數(shù)據(jù)內(nèi)存高達(dá)64 kB，支持2.4 GHz無線電操作，具有低系統(tǒng)能耗，廣泛的MCU外圍設(shè)備選擇，像是16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（IADC）、模擬比較器（ACMP），以及多達(dá)26個(gè)帶輸出狀態(tài)保持和異步中斷功能的通用I/O引腳，還有8通道DMA控制器與12通道周邊反射系統(tǒng)（PRS）等。

EFR32MG27支持多種調(diào)制格式，包括具有全面可配置成型功能的(G)FSK、OQPSK DSSS、(G)MSK，支持多種協(xié)議，包括Zigbee、藍(lán)牙低能耗（藍(lán)牙5.4）、藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、專有2.4 GHz等，具有寬工作范圍，可在-40℃至125℃下運(yùn)作，支持QFN40與QFN32封裝，還支持包括ARM TrustZone在內(nèi)的豐富安全功能。

Silicon Labs還推出EFR32xG27 Pro +4 dBm套件（xG27-PK6019A）來加快客戶產(chǎn)品的開發(fā)速度，旨在支持基于EFR32xG27的無線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開發(fā)，采用CSP封裝，DCDC升壓型，并支持2.4 GHz無線協(xié)議（包括BLE和藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)）的開發(fā)。

提供超小型WLCSP封裝的藍(lán)牙無線SoC

藍(lán)牙低能耗SoC是超小型便攜式醫(yī)療設(shè)備的理想選擇，互聯(lián)醫(yī)療設(shè)備對于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程護(hù)理服務(wù)、降低醫(yī)療保健成本、防止疾病的病毒傳播，以及讓更多人在家就能獲得醫(yī)療服務(wù)至關(guān)重要。

Silicon Labs的另一款EFR32BG27系列2藍(lán)牙無線SoC，提供超小型WLCSP封裝（2.3毫米 x 2.6毫米），使用紐扣電池即可運(yùn)行，從而開創(chuàng)了新的可能性?，F(xiàn)在，設(shè)備制造商可以在不犧牲性能和安全性的情況下，滿足極小封裝應(yīng)用的需求。BG27藍(lán)牙SoC集成DCDC升壓功能，可在低至0.8伏的電壓下工作，支持單節(jié)堿性和1.5伏紐扣電池，此類電池通常用于電池供電貼片、可穿戴心電圖（ECG）和連續(xù)血糖監(jiān)測（CGM）設(shè)備的醫(yī)療應(yīng)用中。此外，BG27的喚醒引腳可使倉庫或運(yùn)輸途中的產(chǎn)品數(shù)月保持關(guān)閉狀態(tài)，功耗不到20 nA，確保電池保持充滿電可供使用。集成式庫侖計(jì)數(shù)器能夠精確監(jiān)控電池電量，避免關(guān)鍵應(yīng)用出現(xiàn)意外電池耗盡。目標(biāo)應(yīng)用包括互聯(lián)醫(yī)療設(shè)備、可穿戴設(shè)備、傳感器、開關(guān)、智能門鎖以及商用和LED照明。BG27使設(shè)備制造商能夠在小封裝設(shè)備上添加高性能、安全的藍(lán)牙低能耗，從而擴(kuò)展智能互聯(lián)醫(yī)療設(shè)備和可穿戴設(shè)備的可能性。

EFR32BG27這款低功耗無線片上系統(tǒng)采用高性能32位76.8 MHz ARM Cortex-M33，具有DSP指令和浮點(diǎn)單元以實(shí)現(xiàn)高效信號處理，高達(dá)768 kB的閃存程序內(nèi)存，RAM數(shù)據(jù)內(nèi)存高達(dá)64 kB，支持2.4 GHz無線電操作，具有低系統(tǒng)能耗，以及廣泛的MCU外圍器件選擇，包括16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（IADC）、模擬比較器（ACMP），多達(dá)26個(gè)帶輸出狀態(tài)保持和異步中斷功能的通用I/O引腳、8通道DMA控制器與12通道周邊反射系統(tǒng)（PRS）。

EFR32BG27支持多種調(diào)制格式，包括具有全面可配置成型功能的(G)FSK、OQPSK DSSS、(G)MSK，支持協(xié)議包括藍(lán)牙低能耗（藍(lán)牙5.4）、藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)與專有產(chǎn)品。EFR32BG27具有寬工作范圍，可在-40℃至125℃下運(yùn)作，支持三種封裝，包括QFN40、QFN32與WLCSP39，以及包括ARM TrustZone在內(nèi)的豐富安全功能。EFR32BG27可幫助醫(yī)療設(shè)備制造商將高性能藍(lán)牙低能耗連接應(yīng)用到更小、更具挑戰(zhàn)性的器件封裝中，通過差異化、全新市場類別和提升買家吸引力增加收入機(jī)會。

Silicon Labs推出的EFR32xG27 Pro套件+4 dBm（xG27-PK6019A）旨在支持基于EFR32xG27的無線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開發(fā)，采用CSP封裝，DCDC升壓型，并支持2.4 GHz無線協(xié)議（包括BLE和藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)）的開發(fā)。

內(nèi)置AI/ML硬件加速器的無線SOC

Silicon Labs還推出了業(yè)界首款內(nèi)置AI/ML硬件加速器的無線SOC，即xG24系列SOC。xG24作為一款顛覆性產(chǎn)品，適用于客戶構(gòu)建Matter認(rèn)證設(shè)備、多協(xié)議操作、藍(lán)牙低能耗應(yīng)用等領(lǐng)域。

采用CSP封裝的EFR32BG24B310F1536IJ42無線SoC是BLE物聯(lián)網(wǎng)無線連接的理想解決方案，適用于臨床和便攜式醫(yī)療、智能家居和照明設(shè)備。借助高性能RF、低電流消耗、AI/ML硬件加速器和PSA認(rèn)證級別3安全性等關(guān)鍵功能，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商可以在小巧的外形中創(chuàng)建更為智能、快速和節(jié)能的應(yīng)用，同時(shí)保護(hù)最終用戶隱私。

BG24具備高達(dá)1536 MB閃存、256 kB RAM和高達(dá)20 GPIO的大容量存儲器為軟件、設(shè)計(jì)、協(xié)議和外圍器件提供了盡可能多的資源，同時(shí)留出了增長空間。

單芯片BG24結(jié)合了78 MHz ARM Cortex-M33處理器、高性能2.4 GHz無線電、業(yè)界領(lǐng)先的20位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（16位ENOB）、16位ADC和12位ADC等優(yōu)化組合，以及用于處理機(jī)器學(xué)習(xí)算法的AI/ML硬件加速器，同時(shí)卸載了ARM Cortex-M33，使應(yīng)用程序有更多的周期來執(zhí)行其他操作。這些SOC支持廣泛的2.4 GHz無線物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，具有市場上最高的安全性和最佳的RF性能／能效比。BG24還提供精確的片上參考電壓和強(qiáng)大的RF干擾容差，使您能夠設(shè)計(jì)高度精確的醫(yī)療器械，在市場上獲得競爭優(yōu)勢，提高客戶滿意度并增加產(chǎn)品銷量。

當(dāng)考慮在物聯(lián)網(wǎng)中部署AI或機(jī)器學(xué)習(xí)時(shí)，設(shè)計(jì)人員通常會犧牲性能和能量使用來實(shí)現(xiàn)邊緣應(yīng)用。憑借BG24專用的內(nèi)置AI/ML加速器，該硬件旨在快速有效地處理復(fù)雜的計(jì)算，性能可提高4倍，能效最多可提高6倍。由于機(jī)器學(xué)習(xí)計(jì)算在本地設(shè)備上進(jìn)行，而不是在云中進(jìn)行，如此一來即可消除網(wǎng)絡(luò)延遲，從而讓設(shè)備更快地做出決策和采取行動。

BG24擁有Silicon Labs產(chǎn)品組合中最大的閃存和隨機(jī)存取存儲器（RAM）容量，允許設(shè)備面向大型數(shù)據(jù)集的ML算法訓(xùn)練而發(fā)展。搭載通過PSA 3級認(rèn)證的Secure Vault安全技術(shù)，BG24為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備引入最高級別的安全性，可為門鎖、醫(yī)療設(shè)備和其他敏感部署等產(chǎn)品提供所需的安全功能。在這些產(chǎn)品中，強(qiáng)化設(shè)備安全防護(hù)免受外部威脅至關(guān)重要。

Silicon Labs也推出EFR32xG24 Pro +20 dBm套件，旨在支持基于EFR32xG24的無線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開發(fā)，并支持2.4 GHz無線協(xié)議（包括藍(lán)牙低能耗、藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、Zigbee、Thread和Matter）的開發(fā)。

結(jié)語

全球醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)正在大幅加大醫(yī)療保健IT預(yù)算，采購更多智能化的醫(yī)療設(shè)備，在消費(fèi)者端，智能互聯(lián)醫(yī)療設(shè)備和可穿戴設(shè)備的采用也正在快速提升，具有極大的市場發(fā)展?jié)摿?。由Silicon Labs推出的無線解決方案能夠滿足醫(yī)療保健應(yīng)用在智能、體積、功耗上的嚴(yán)苛要求，將是有意搶進(jìn)醫(yī)療保健市場廠商的理想選擇。

審核編輯：湯梓紅