双接口RFID解决方案提升医疗设备实用性及使用寿命

病患监控设备通常用于测量病患的生命迹象，例如血压、心率等参数，管理这些重要数据的要求远远超出简单的库存控制范围。设备须能够提供检查、校准和自我检测结果，并具有安全升级功能，同时最大幅度地降低故障停机时间。
此外，维修人员经常把记录维修数据的标签粘贴在设备上，但由于须要记录大量数据，过一段时间后会逐渐损坏，因此标签贴纸不再是一个合理的选择。随着技术迅猛发展，病患监控设备通常须要软件升级。
因此，病患监控设备须具备安全升级功能，以降低故障或维修停机时间。内嵌双接口EEPROM的无线射频识别(RFID)电子标签，不仅能记录测量参数，以备日后读取，还可通过I2C接口将校准常数等新数据输入系统，减少设备检修保养时间，并延长使用寿命。
与静态的标签贴纸不同，动态的双接口RFID电子式可清除程序化只读存储器(EEPROM)电子标签解决方案则能够记录测量参数，以备日后读取，还能把新数据输入系统，例如校准常数和检查信息，而且无需外接任何外部连接器。双接口电子标签可通过I2C接口连接病患监控设备，当设备正在执行时，设备可以通过I2C接口读写电子标签。即便病患监控设备没有工作，医务人员也可以通过一个普通的符合ISO 15693 13.56MHz RFID标准的电子标签读写器，读写电子标签的数据。因为能够确保数据最新、安全且随时读写，双接口内存让射频识别技术变得更加完美。
双接口被动式RFID系统的目标应用包括设备保养条件及纪录、授权附件验证、传感器、假冒商品识别、一次性用品重复使用控制、增加新的授权产品。当监控设备工作或待机时，操作人员可以通过监控设备读写双接口RFID内的数据，当设备关机时，操作人员可使用电子标签读写器管理双接口RFID内的数据，此优点为设计人员开创更多的机会。
病患监控系统分工细腻
病患监控系统通常分为床边监控仪、便携式手持监控仪和人体配戴式监控仪三大类。床边监控仪用于医疗监控诊断信息，在医疗保健专业人员所需的监控信息中，床边监控仪提供的信息所占比例越来越大。床边监控设备通常被安装到如重症病房等重要的密集型护理的监护区，目前大多数床边监控设备都能通过医院网络与中央监控系统连接，通过设施网络交换数据。
便携式监控仪的管理具有不小的挑战性，因为这类设备似乎会发生离开群体甚至迷路的状况。人体配戴式监控仪虽然不是新发明，但是，随着产品不断地更新，测量方式和数据量正快速增加，而这正是一个双接口RFID解决方案所擅长的领域。作为连接系统内部工作的网关，双接口RFID解决方案与监控设备相连无需纠缠不清的连接线，因此可提高监控仪的实用性和使用寿命。此外，人体配戴式监控仪还可再分为以下几个类别：
·  移动/配戴式个人监控仪(MPM) 
配戴式个人监控设备实时监控慢性病症患者的生命特征活动，并储存和转发测量数据或者报警。
·  移动聚合器 
能够通过移动无线技术报告病患状态的有或无外接传感器的智能手机类设备。
·  配戴式医疗保健设备 
配戴在手腕、手臂或胸部的医疗保健设备，或嵌在鞋与衬衫织物内的传感器，用于检测心率、呼吸、步调等生命活动特征。
·  远距病患管理(RPM)设备 
内建病患专用传感器的特殊监控设备。这些系统配备医院专门为病患订制的传感器，能够报告所有的生命迹象参数，例如心率、病患的姿势(站立还是倒卧)。
不论是床边监控器，还是便携式或配戴式监控仪，所有的病患监控设备都面临共同的挑战：如何让设备保持最新的软件、校准数据或保养纪录？如何发现故障设备？  
取得系统数据　掌握实时现况
一次简单的设备故障，就会对病患检测报告结果产生很大的影响。在困扰业界多年的问题中，监控设备备用电池故障问题始终高居第一。例如，系统自我检测在该报警的时候没有报警，而在不该报警的时候报警。对于床边监控设备，中央监控功能可以报告故障，并派维修人员排除故障，从而能够避免严重的问题发生。
便携式和身体配戴式监控设备给设计人员带来一系列更具挑战性的问题。其中一个问题是，这两大设备是增长最快的市场，而互操作标准直到最近才真正成为人们关注的焦点。例如，最近康体佳(Continua)健康联盟指定USB、蓝牙、低功耗蓝牙(BTLE)和ZigBee四个主要的互操作性接口，这四种接口技术的共同点是，监控设备必须通电且执行(即执行监控功能)，才能通过这些接口报告故障，指示设备工作正常。当关闭这些设备时，监控器与错误信息通常会断开联系，从而增加发现问题的难度。
便携式和身体配戴式监控设备还出现另一个新的挑战。为了防水和防尘，便于清洁，且不会损坏电子组件，今天的便携式和身体配戴式监控设备均采用整体密封式设计，在这种情况下，增加连接器或在连接器上增加功能，势必提高传感器埠的体积、成本或系统复杂性。
读写相关资料　降低维修成本
掌握可读且可靠的追溯性产品信息，了解从生产线到工作状态的全部产品信息，对于管理执行这些监控设备非常有用。长久以来，设备厂商都是在标签贴纸上用代码简明地描述产品的制造日期、修订版本、生产线/工厂、序号等产品信息，然后把这些标签粘贴在相关产品上，这类数据是质量控制与设备信息追溯所需的基本信息。
现今，系统则需要选项配置、多个传感器校准常数、保养间隔等数据。某些系统还提供用户可程序设计的热键，让用户设置及锁定这些功能，仅设备维护管理就需要如此多的数据，检查发动机状态指示灯的实时数据就更惊人。若能够记录并实时读取错误事件，将可大幅降低设备的维护成本，减少检修保养时间。
通过I2C接口传给每台设备连接一个电子标签，医务人员即可记录并实时读取错误事件。
双接口内存灵活多用
根据内存需求，这些双接口内存芯片可分成多个逻辑储存区，共享同一条I2C兼容总线和天线。这个解决方案不仅扩大内存的应用范围，而且设计人员还能够在内存或任何一个逻辑区内设置一个32位的安全密码，建立内存访问权限机制。
设计的简单性，让设计人员能够灵活地应用这款双接口电子标签。假若正在读写电子标签时，设备同时得到系统命令，碰到这种状况，大多数工程师通常都会把复杂性转移到芯片内。例如，在意法半导体(STMicroelectronics) M24LR64双接口RFID EEPROM芯片(图1)内就有这样一个电路，可以处理可能发生的并行通讯，从RF和I2C端驱动系统活动。

 
图1 具双界面的RFID EEPROM
监控设备设计标准不容轻视
病患监控设备设计标准是一个与病患监控地点及监控内容有关的复杂数列。不断发展的技术和标准，要求密切跟踪设备制造和维护数据。另外一个很难处理的问题是伪劣假冒的附件、传感器和病患身体配戴的其他测量设备。
对于直接插入的附件，设计人员可以在系统内引入一个能够让主处理器读取的数据加密方法，当然，这个解决方案只适用于智能传感器等产品。对于一次性附件，设计人员可能想引入一个低成本的能够读写附件内的电子标签的读写器(图2)，然后在双接口RFID芯片内写入一个安全的设备代码(Challenge Code)。

图2 增加一个验证一次性附件身分的读写器
当新设备或认证设备上市时，在监控设备内增加一个设备代码不是一件难事。随着伪劣假冒产品问题日趋严重，市场需要一个双接口RFID EEPROM芯片之可靠且低廉的解决方案。
ISO标准确保互操作性/安全性
当前射频识别技术采用13.56MHz的ISO/IEC 18000-3模式空中接口协议(基于ISO 15693)。这个标准的最远读写距离为1公尺(m)，具体距离取决于天线的大小等因素。由于工作电能极低，安全性非常高，这个射频识别标准已被广泛应用于各种设备，而部分新上市Android手机也已安装兼容于此种标准的读写器。
设计人员的挑战并没有变得比以前更轻松，幸运地是，今天市场上可选的解决方案非常多，有些解决方案还能用于互不相关的行业。当设计人员意识到，利用一个低成本、低功耗且易于实现的芯片能够轻松解决一系列难题时，这种系统似乎在医疗市场上拥有更宽广的应用前景。
作者：Thomas Lavallee，意法半导体