保健的質量

隨著人們更加關注公共和心理健康，我們比以往任何時候都更加重視有關人體和健康的信息。人工智能／機器學習（AI/ML）的發展正在改善醫療專業人員每天可用的研究方法、診斷工具和治療方法。利用物聯網（IoT）和聯網健康設備（也稱為醫療物聯網（IoMT））的力量，我們將可更為準確、及時地掌握個人的身體健康狀態。本文將為您介紹醫療物聯網的技術發展，以及由Silicon Labs所推出的解決方案。

聯網健康設備可監測身體和精神狀況

聯網健康設備是指一些小型、無線、通常可穿戴的電子產品，配備傳感器，允許用戶根據生理健康指標監測自己的身體和精神狀況。這些設備有些僅是測量心率或體溫這些簡單的體征，有些則可收集用戶的汗水、唾液和血液，來分析其中化學成分的數據，來進一步理解用戶的身體狀況。

這些設備收集的數據通常會傳送到隨附的應用程序，并使用人工智能和機器學習自動分析數據。這些分析提供的健康見解可以幫助用戶跟蹤特定健康或健身目標的進展、監測慢性健康狀況，甚至進行自動化藥物配送。

雖然此類設備聽起來很科幻、很未來，但事實上，許多設備目前已經存在并正在使用。像是糖尿病患者經常使用可穿戴設備進行連續血糖監測（CGM）來管理血糖水平，而無需依賴手指刺破或最后一刻的身體提示。另一種“智能胰島素筆”則可以使用CGM數據來計算所需胰島素的準確劑量，以及何時該服用。

當然，糖尿病并不是唯一使用聯網醫療設備的醫學領域，還有監測睡眠和跟蹤身體節律的健康設備。牙齒傳感器有望提供另一種基于從唾液中收集的信息的持續進行健康監測，有消化問題的人可以吞下模擬胃收縮的振動膠囊，以加速消化。嵌入物聯網的各種類型的智能貼片可以粘附在患者的皮膚上，并監測生理體征，甚至輸送藥物。聯網健康設備應用的發展將是無可限量的。

物聯網和聯網健康設備的廣泛使用可以讓患者在做出健康相關決策時擁有更多自主權。易于訪問的數據和信息（自動解釋可立即產生可操作的見解）可以使患者輕松管理健康問題，例如慢性病、災難性健康事件后的恢復期，以及隨著衰老而增加的健康維護問題。

開發聯網健康設備所面臨的挑戰

聯網健康設備和物聯網也有可能成為護理提供者極其有價值的工具。在我們當前的醫療保健系統下，患者通常只會在出現問題時才與醫療保健提供者互動；因此，現代醫學大多是反應性的，而不是預防性的。

當患者確實有健康問題時，大多數用于診斷的數據要么由患者自行報告，要么是離散（意味著有較長的時間間隔）和有創方式收集的。由于聯網健康設備收集的數據是實時分析的，患者還可以識別突發健康事件的緊急預警信號并及時尋求幫助。最后，使用聯網健康設備時也可能執行自動劑量計算和藥物輸送，可以讓必須定期自我給藥的患者安心。

利用聯網健康技術將使醫生能夠進行前攝的、無創的、持續的數據收集，這可以改善患者的健康生活體驗，增強診斷過程，并提供更多的預防性護理。最終，聯網健康設備可以讓患者更好地照顧自己，從而減少健康焦慮并提高整體生活質量。

盡管聯網健康設備可以為患者和提供者帶來諸多好處，但如今它們很少在正式的醫療機構中使用，這是因為大規模實施面臨著許多重大挑戰。首先，是安全和隱私問題，由于所收集的數據的敏感性，以及被黑客攻擊的聯網健康設備若無法正常工作，可能造成的嚴重后果，解決這個問題對于聯網健康設備尤其重要。

此外，還有醫療監管上的要求，任何聲稱可以幫助診斷、治療或管理疾病或與用戶健康相關的任何其他內容的設備，也必須獲得像是FDA這類機構的批準。另一方面，也需考慮可擴展性的問題，必須解決圍繞如何以實用、道德、公平和安全的方式，大規模使用聯網健康設備的問題。由于上述這些問題仍未得到完全的解答，醫療保健提供者常常猶豫是否向患者推薦聯網健康設備。

連續血糖監測儀有助于控制糖尿病

我們先以連續血糖監測儀（CGM）的應用為例，1型或2型糖尿病患者必須監測血糖，以便就自己的健康做出明智的決定。連續血糖監測儀可以讓患者了解不同的食物、藥物甚至體力活動如何影響血糖。這些信息對于幫助患者及其醫療團隊制定基于數據的護理計劃至關重要，以預防可能的并發癥，例如心臟病、失明、中風或腎臟疾病。

有望使用CGM的是那些希望更好地控制糖尿病的人，或者那些患有合并癥、需要更多地參與治療計劃的人。使用CGM的1型或2型糖尿病患者報告A1C水平得到改善，低血糖發生率降低，治療滿意度更高，整體幸福感更高。CGM技術的進步甚至允許與胰島素貼片輸送系統直接溝通和協調，充當人工胰腺來持續監測和穩定血糖水平。

連續血糖監測儀有多種類型，但所有CGM均包含四個主要組件。這四個組成部分包括傳感器、模擬前端（AFE）、應用處理器／藍牙接收器、電池。該傳感器是插入手臂或腹部皮下的細線導管，用于測量血管之間體液中的葡萄糖濃度。根據所使用的傳感器類型，導管需要定期更換；通常，每隔幾周就會發生一次。

發射器連接到傳感器，并將傳感器收集的信息傳輸到手持接收器和／或智能手機，顯示患者的葡萄糖濃度數據。例如，患者可以利用這些信息來評估餐后血糖水平可能發生的變化，或制定治療計劃。搭配應用程序可允許患者查看有關CGM結果的可視化實時數據。

無線設備為患者接收重要信息和監測其健康狀況提供了多種可能性。設備制造商已經意識到，創建能夠有效地將CGM所需的上述關鍵功能融入到患者便攜式設備中的產品的重要性。其中一些必要的功能包括長電池壽命、能源效率、安全性和功耗等因素。

基于BG27 BLE芯片的CGM參考設計

物聯網（IoT）改變了患者與監測其健康狀況的交互方式，而Silicon Labs等電子器件制造商正在革新工具，為患者提供實用、便攜且節能的工具。Silicon Labs很自豪地分享其CGM參考設計的最新成果。

Silicon Labs推出的BG27 BLE SoC，其創建的目的是幫助醫療設備制造商將先進的BLE連接集成到緊湊而復雜的設計設備中，例如為CGM設備的醫療應用提供電池支持，并搭配提供能夠運行該應用的MCU，以及處理電源管理和存儲數據的能力。該CGM參考設計使用Analog Devices的模擬前端（AFE）系統。

Silicon Labs的CGM上的新機制提供了一種在需要時使用升壓使能引腳仿真設備喚醒的方法。這種新穎的升壓使能引腳功能允許設備在極低的電源模式下工作，直到被患者喚醒。當該產品處于“擱置模式”時，它消耗的電流不到20納安，從而可以節省電池時間，直到客戶使用新設備。該CGM參考設計采用了一種激活該引腳的新穎方法，它的激活是由光傳感器觸發的，當設備從包裝中取出時，光傳感器會喚醒設備。例如，患者只需用手機手電筒照射它即可激活該產品。

當前的參考設計的運行時間通過了14天的市場標準，并使用1.5伏氧化銀電池，該電池在14天的市場標準之后仍然可以運行。Silicon Labs決定提供一個可以進一步優化的基準實現，以減少總體電路板空間并縮小外形尺寸。CGM參考設計使用1.8伏模擬前端（AFE），無需使用外部功率升壓，并且由于升壓已位于芯片級封裝內部，因此減少了物料清單（BOM）數量和最終成本和尺寸。

CGM參考設計包括利用藍牙服務的應用和降低功耗的應用，用戶可以根據喜好選擇每分鐘到每30分鐘之間的定期更新，并且可以優化時間間隔以延長電池壽命。Silicon Labs具有不同的電源模式，允許任何藍牙設備在狀態之間快速轉換，以最大限度地降低總體功耗，范圍從優化電池供電設備的電池電量到滿足高性能、長距離需求的強大解決方案。

開發人員正在為CGM參考設計實施聯網醫療設備必要的安全措施。Silicon Labs已集成了DTSec保護配置文件要求，這是開發產品必需的。此外，Silicon Labs的定制零件制造服務（CPMS）服務可實現安全配置和設備定制，例如引導加載程序、安全密鑰編程和制造期間的鎖定調試。Silicon Labs不斷擴展其解決方案組合，以滿足隨著技術發展的各種需求，以確保患者獲得的產品不僅超出預期，而且安全高效。

結語

雖然目前在醫療保健環境中正式使用聯網健康設備主要是一種愿望，但這絕不是一個白日夢。許多與IoMT兼容的產品已經尋求并獲得FDA等監管機構的批準，且還有許多其他產品正在申請過程中。在未來的幾年里，我們將繼續見證聯網健康設備如何從根本上改變我們的醫療保健系統，使其變得更好。Silicon Labs的BG27 BLE SoC與CGM參考設計，將可協助聯網健康設備開發商加快產品的開發周期，盡快搶占市場先機。