談到物聯網 (IoT) 人們一般就會想到聯網的家庭和聯網的社區。 其實這方面的醫療應用發展也很迅速，已經走在前列。 從診斷和監控到醫療服務提供方式，IoT 嫁接了通信和傳感器輸出，實現了直到最近還屬于概念上的功能。 IoT 能夠讓設備收集信息并在設備之間、設備與云端之間進行信息共享，這樣數據流就可以精確地以瓶頸速度收集和分析。

　　特別是對于二戰后 25 年內出生的嬰兒潮一代（大約 7 千 8 百萬人）來說，他們即將退休并可能有更多新的醫療需求。 正是這一代人曾經努力將許多東西編成象錄像機一樣簡單的程序。 幸而有了基于傳感器的 IoT 醫療技術的發展，大多數零件不再需要編程，且以移動、小型化設備形式出現，無需用戶干預即可在環境中有效工作。 這些設備將是可穿戴式、嵌入式或基于云的，并能夠進行無線通信。

　　最終一個全球性醫療 IoT 設備系統將會出現，其中將包含數十億使用傳感器、致動器、微控制器、移動通信設備的設備和應用。 因此，基于個人需要的保健服務將不僅會以更高效的方式提供，而且還會以最低的成本提供，因為存在規模經濟。

　　工作原理

　　傳感器和互連技術的發展使得一切皆有可能，保健服務現在可以包括動態收集病人數據，實現預防性護理、診斷，甚至測量治療結果。 自動化和實時因素減少了錯誤，提升了質量和效率。 如今，基于無線傳感器的系統收集醫療數據時，變得前所未有的方便，服務可以直接提供到病人。

　　物聯網相關保健服務依托物聯網，以直接相互連接的聯網設備形式，通過連接到云端服務器的安全服務層 (SSL) 獲取并共享重要數據。 它集傳感器、微控制器和網關于一體，將傳感器數據作進一步分析后傳送到云端，然后再傳送給護理人員。

　　遠程監控能夠讓世界各地的病人得到足夠的保健服務。 數據通過傳感器獲取，復雜的算法對數據進行分析，醫療專家能無線訪問這些信息，并做出診斷和治療建議。 病人也能獲得晝夜不斷地監控，這樣就可以偵測到微小的變化，從而避免藥物中毒。

　　隨著人口老齡化，獨立生活的老年人可以使用監控設備檢測摔倒并自動報告給急救人員。 傳感器經策略性布置后，可以監控日常活動，并將反常現象通過電話報告給護理提供商或家庭成員。 應用處理和無線連接可以嵌入移動個人健康網關，以監控重要體癥參數并管理健康。

　　IoT 保健的關鍵挑戰——標準

　　將一大堆復雜的設備放在一起事關多個層面。 特別是要有統一的標準。 IoT 未來將更加依賴通信協議的標準化。

　　同護理提供者共享數據的監控設備之間要進行無線通信，相關指導原則的建立工作一直在推進中。 設計人員必須了解標準活動，包括以下之類工作：

　　1.Continua Health Alliance（康體佳健康聯盟），保健和技術公司的聯合團體，設立目標是建立互操作個人健康解決方案指導原則。 該組織已經建立了一套有關互操作性的指導原則，依據此原則，獲得 Continua 認可的設備將能夠與其它也獲得 Continua 認可的設備一起工作，有保障地實現物聯網用途。

　　2.用于 LAN 的 IEEE 標準定義了 Wi-Fi (IEEE 802.11) 和 ZigBee (IEEE 802.15.4) 網絡。 PAN 標準包括藍牙和 BLE（低功耗藍牙）、IEEE 802.15.4j、IEEE 802.15.6，與人體局域網 (BAN) 相關。

　　3.涉及的移動電話網絡標準包括 GSM/UMTS 和 CDMA。

　　4.總之，美國食品和藥物管理局 (FDA) 已經認可并公布了 25 個支持醫療設備互操作性和安全性的標準。

　　幾個傳感器實例

　　醫療應用與互聯網的合并涉及許多類型的傳感器。 以下就是幾個實例：

　　All Sensors 的 DLVR 系列小型數字輸出傳感器（圖 1a）基于該公司的 CoBeam2 技術，減少了封裝應力敏感性，改進了總體長期穩定性。

　　圖 1a：DLVR 系列減少了封裝應力，相比單芯片器件，極大地提高了位置靈敏度。

　　DLVR 是一個帶有信號路徑的數據傳感器，包括一個傳感元件、一個 14 位模數轉換器、一個 DSP 和一個支持 I2C 或 SPI 的 I/O 塊（圖 1b）。 傳感器同時包括內部溫度基準和相關的控制邏輯，以支持配置的操作模式。 傳感元件不采樣時會關斷，以節省電能。 既然有一個單 ADC，那么在 ADC 前端也會有一個多路復用器，為該 ADC 選擇信號來源。

　　圖 1b：All Sensors DLVR 的基本功能。

　　電源電壓選擇簡化了將傳感器集成到大量系統中，從而實現與串行通信通道的直接連接。 對于電池供電的系統，在兩次讀數之間傳感器能進入極低功耗模式，從而最大限度地降低電源負載。 這些已經校準和補償的傳感器可在寬溫度范圍內提供精確、穩定的輸出。 與非腐蝕性、非離子工作液（如空氣和干燥氣體）一起使用時，還為潮濕/惡劣介質保護提供保護性涂層選擇。 在醫療領域，它用于醫療呼吸、環境控制和便攜式/手持式設備。

　　在醫療應用中，通常溫度是主要考慮因素。 Silicon Labs 的 Si701x/2x 單片相對濕度和濕度傳感器（圖 2）集合了經工廠全面校準的濕度和溫度傳感器元件以及模數轉換器、信號處理以及一個 I2C 主機接口。

　　圖 2：Si701x/2x 傳感器精度高，長期穩定且漂移、功耗和磁滯低。

　　該系列在醫療應用中用于呼吸療法，帶有精密的相對濕度傳感器、溫度傳感器、輔助第二區傳感器輸入、寬工作電壓范圍、I2C 主機接口，并采用 3 mm x 3 mm 的 DFN 封裝。 它具有長期穩定性并提供工廠校準。

　　涉及 IoT 的醫療部門不僅僅是醫院中的保健或遠程設置。 在監控、提供反饋，以及某些情況下連接醫療專家的鏈路中，健身設備、健康電子儀器甚至是智能手表都要起到一定的作用。 在健身“可穿戴”監控儀中有用的零件是 Silicon Labs 的帶 I2C 接口的 Si1132 紫外線指數和環境光傳感器 IC。

　　集成紫外線指數傳感器帶有一個數字紫外線指數寄存器，可以通過 I2C 接口讀取，并通過工廠校準解決零件與零件的差異，另外還包括一個集成式環境光傳感器，具有 100 毫勒克斯的分辨率，允許在深色玻璃下工作。 應用包括健身、保健電子設備和智能手表。

　　此傳感器 IC 包括一個模數轉換器，集成高敏感度可見光和紅外線光電二極管，以及數字信號處理器。 Si1132 在寬動態范圍內和各種各樣的光源（含直射陽光）下具有出色的性能。 Si1132 器件采用 10 引腳 2 x 2 mm QFN 封裝，能夠在 –40 至 +85°C 溫度范圍內在 1.71 至 3.6 V 電壓下工作。

　　由于監控病人和老年人跌倒很重要，傾角計就成為此類應用的核心傳感器。 ADIS16203 就是一個可編程的 360° 傾角計實例，來自 Analog Devices（圖 3）。

　　圖 3：需要檢測跌倒嗎？ 象 Analog Devices ADIS16203 這樣的傾角計是基本元件。

　　看看在傾斜感應、運動、位置測量、監控和報警設備中的應用，此元件就是一個采用單一緊湊封裝的傾角測試系統。 它采用了 Analog Devices 的 iSensor 技術。 一般集成 iSensor 技術就允許進行系統插入，只需一個電源和一個串行端口。 將該公司的 iMEMS 傳感器技術與嵌入式信號處理功能結合，使用串行外設接口 (SPI) 就能夠以可存取的格式提供經工廠校準的、傳感器轉數字的傾角數據。 易于存取經校準的數字傳感器數據，提供了一個系統就緒型設備，會使成本、程序風險和開發成本更低。

　　傳感器就是檢測物理、化學和生物信號的器件，為這些信號提供了一種測量和記錄的方式。 在保健和健身“物聯網”設備中，傳感器可以監控用戶和/或病人的體溫、壓力、化學和生物級別。 傳感器技術將以這樣一種方式改進醫院的角色、門診病人的地點、家庭和步行計劃。 本文介紹了多個非常適合 IoT 和保健應用的傳感器。 如需詳細了解這些零件的信息，請使用文中的鏈接訪問 Digi-Key 網站上的產品信息頁。