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医疗信息通信设计和人体域网络的发展介绍 (2)
rss200904 | 2009-05-09 01:04:39    阅读:1166   发布文章

关键字:医疗 通信 ZL70101 传感器 频带 BAN

 

      在这类应用中,系统结构(图4)可分为三个单元:传感器节点目标站、基站和因特网服务/中心数据库。目标站支持多种数据速率高达50kbps的传感器,用30mAhr电池可工作一年。传感器产生的极低电平信号可用片上程序和数据内存进行预处理。基站最多可链接8个目标站,每个监测一个人体的生理参数,诸如温度、心速、呼吸、血压等。数据进一步得到过滤和处理,然后通过无线或因特网传送至中心数据库,为保健或医疗提供依据。

图4 TZ1030方框图

      器件的核心是用130nm RFCMOS工艺和具有专利的先进混合信号(AMX)技术制作的高集成芯片TZ1030(图5)。器件的工作电压为1-1.5V(锌空气电池兼容);具有多种传感器接口:内、外温度传感器接口、单引线ECG接口、3轴加速度接口、电流型接口、电流型传感器接口;备有放大、滤波、数据变唤、数据压缩、调制的预处理功能;收发器的发射功率为-10dBm,接收灵敏度达-97dBm(0.1%误码率),采用双向FSK调制,带宽200KHz;载波频率:欧洲ISM862-870KHz,病因ISM902-928MHz;收发器在连续Tx/Rx模式消耗3mA电流,发射距离达3米。

图5 无线人体监测系统结构

人体局域网(BAN)

  超低功耗收发器和医疗传感器的飞速发展,构建高速、短程的BAN就显得十分迫切。事实上,为了实现这个目标,IEEE802在2007年12月就 立了一个制订IEEE802.15的工作组6(TG6)。该工作组将定义一个人体范围内的短程、无线通信标准。一个备选方案的基本要点是:

      MICS频带:402-405MHz(FCC47CFR95.601-95.673子项E);

      10个300KHz信道;

      自适应频率校准;

      25?W EIRP;

      医疗无线电FCC建议频带:401-402MHz与405-406MHz;

      无线医疗遥测服务(WMTS)频带:608/614MHz(TV37频道)、1395-1400MHz、1427-1432MHz;

      工业、科学与医疗(ISM)频带:868/915MHz、2.4GHz、5.8GHz。

      UWB频带;

      RFID链接:135KHz、6.78MHz、13.56MHz(ERC Rec.70-03);

      感应链接频带:9-315KHz;

      电容性无载波基带传输。

      研究人员也在研发BAN用新的物理层(PHY)协议。一种是超低功率UWB信号设计技术,是非相干检测的开关信号,使用截断三角波调制正弦函数作为PHY用脉冲波形。BAN的工作距离范围在2-5米之间,1米距离功耗约为1mW/Mbps。2-5米IEEE802.15.6旨在下列3个应用市场:医疗保健、残疾人援助设施、人体间相互作用与娱乐设施。

结语

  可备带、可植/侵主的健康医疗器件已大量涌现,如常见的指尖式血氧传感器、腕表型血糖传感器、腕表型睡眠器质测量仪、可植入身份识别组件等,而新一代超低功耗收发器将技术水平提高到一个新的高度,若这些器件只能单独地工作,通信资源就不能充分地利用,因此BAN的研发势在必行。当然,BAN是一种独特的局域网,人体组织对无线电波有吸收作用,因此BAN物理层需要创新的技术,同时还要考虑人体安全性的因素,此外,检测手段技术的多样性也比其它局域网复杂。这些问题有待于解决。

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