近年來,對醫(yī)療服務(wù)的需求,以及因此對所有能夠提供醫(yī)療服務(wù)的設(shè)備的需求,一直呈指數(shù)級增長,對于醫(yī)療器械制造商和嵌入式開發(fā)人員來說,這都是一個好消息。
從歷史上看,醫(yī)療器械都是笨重的機器,必要時可以將患者運送到這些機器上,根據(jù)需要,一些機器可以在醫(yī)院內(nèi)轉(zhuǎn)動,這些是唯一的選擇。如今,便攜式儀器成為人們關(guān)注的焦點,現(xiàn)代電子技術(shù)使便攜式設(shè)備比以往任何時候都更加可行。
有趣的是,考慮一個“典型”的醫(yī)療儀器,以便專注于軟件挑戰(zhàn)。一個可能的例子可能是由患者攜帶并監(jiān)測其生命體征的便攜式設(shè)備。定期將重要數(shù)據(jù)發(fā)送給醫(yī)生。它發(fā)出警報,并在出現(xiàn)問題時自動呼叫幫助,患者可以隨時查看自己的讀數(shù)。
設(shè)計中的關(guān)鍵優(yōu)先事項是可移植性和成本,當然還有功能性。此設(shè)備給嵌入式開發(fā)人員帶來的挑戰(zhàn)/要求非常廣泛:
1、高效的工具
生成的代碼必須是最佳的小而快,并且這些工具應(yīng)該能夠使開發(fā)順利進行。
2、實時能力
設(shè)備很可能需要具備實時功能。實時操作系統(tǒng)可能很有用,而較小的代碼大小是優(yōu)先考慮的。
3、無線網(wǎng)絡(luò)
需要上傳信息的便攜式設(shè)備需要某種形式的無線網(wǎng)絡(luò)。在醫(yī)院里,一種短距離的技術(shù),比如藍牙,可能就可以滿足需要。藍牙的低能耗變體也有助于節(jié)省電池壽命。在其他情況下,Wi-Fi可能是最佳選擇,盡管這更耗電。例如,醫(yī)療護理人員可能需要使用4G或5G手機才能使儀器具有高度便攜性。
4、電源管理
電池壽命對于任何便攜式設(shè)備來說都是一個巨大的挑戰(zhàn)。充電需要持續(xù)多長時間取決于設(shè)備的使用模式,但通常目標是醒著一天(比如18小時)。雖然硬件設(shè)計有助于電源管理,但它本質(zhì)上定義了最佳功耗;剩下的則是軟件。嵌入式開發(fā)人員考慮功耗設(shè)計軟件是一個大課題,但關(guān)鍵因素是:
從設(shè)計過程開始考慮電源。
仔細分析設(shè)備的使用案例。小的調(diào)整可以對能源使用產(chǎn)生很大的影響。
使用帶有電源管理框架的RTOS。操作系統(tǒng)最適合實現(xiàn)電源管理,讓應(yīng)用程序代碼開發(fā)人員專注于他們的工作。
5、用戶界面
大多數(shù)設(shè)備都有某種形式的圖形用戶界面。醫(yī)療設(shè)備UI的設(shè)計至關(guān)重要,并且在很大程度上取決于使用它的用戶?;颊呤褂玫脑O(shè)備需要一個相當簡單和直接的UI,并謹慎地避免錯誤。此外,還必須考慮用戶視力受損的可能性。醫(yī)療專業(yè)人員使用的設(shè)備可能具有更復雜的UI,因為它很可能提供更詳細的信息。但是,用戶可能會感到壓力或過度疲勞的可能性不容忽視。
6、認證
證明大多數(shù)醫(yī)療器械需要FDA等的認證。這可能是一個昂貴且耗時的過程。要記住的幾點:
選擇具有認證醫(yī)療應(yīng)用中使用記錄的RTO。
由于認證需要整個應(yīng)用程序(包括操作系統(tǒng))的源代碼,因此RTOS源代碼必須可用且具有高質(zhì)量。
認證成本受代碼大小的顯著影響。具有細粒度可擴展性的小型RTO顯然是一個優(yōu)勢。
如果設(shè)備使用多核SoC實現(xiàn),混合臨界設(shè)計策略可能是有益的,因為這導致只需要認證安全臨界子系統(tǒng)。
隨著醫(yī)療保健在全世界被視為危機,嵌入式開發(fā)人員有機會成為“英雄”,真正改變生活。