20/20 愿景 - 蓝牙无线技术与医疗设备的过去、现在和未来

去年,蓝牙无线技术正式诞生 20 周年,人们几乎从一开始就知道它可以用来传输医疗数据。如今,它已明确成为许多医疗设备和系统的关键技术。未来 20 年的前景显然令人振奋。

key predictions from 2000

无线病人监护技术的起源可以追溯到 1965 年美国国家航空航天局的双子座飞行任务,随后不久,第一套地面(医院)系统也采用了专有的无线技术。2000 年,FCC(美国联邦通信委员会)为美国的病人监护分配了一个 "保留 "频段,创建了 "无线医疗遥测服务"。

同样在 2000 年,我演示了一个利用蓝牙无线技术的系统,通过 GSM 电话将除颤器中的病人数据传输到医院计算机系统。演示中的一张 "水晶球 "幻灯片勾勒出了一个丰富的医疗应用领域,包括家庭远程病人监护和植入设备,并预测无线通信将取代医疗布线,而蓝牙将成为一项关键技术。到 2003 年,美国食品药品管理局(FDA)批准史赛克内窥镜公司销售第一台蓝牙医疗设备。该系统采用 connectBlue AB 公司(现为 u-blox)的蓝牙串行端口适配器模块,取代了医院手术室设备之间的 RS-232 电缆。

当今的无线与医疗

医疗设备领域对所有技术都提出了挑战,对可靠性、安全性、功耗和兼容性都有严格的要求。同时,系统还要求长期可用性和合理的成本。医疗设备需要接受政府机构的严格审查,例如美国的 FDA 和欧盟的欧洲药品管理局 (EMA)。

在许多医疗应用模式中,无线技术比电缆技术具有明显的优势。它允许病人移动,同时保持电气隔离、低成本和低功耗。它可以通过移动和固定网关与云连接,供病人及其护理人员使用。由于全球所有智能手机、平板电脑和计算机都采用了蓝牙技术,因此医疗系统可以利用现有的计算引擎和用户界面来实现卓越的用户体验,并为世界各地的患者和客户提供价值。

在过去的 20 年中,蓝牙已成为医疗设备,尤其是医院外医疗设备的首选短程无线通信技术。蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)通过为从血糖仪到温度计等许多常见医疗设备开发标准级,标准的配置文件和服务,帮助实现了这一目标。蓝牙低功耗中通用低级配置文件(GAP 和 GATT)的使用使设备制造商可以为植入式心脏起搏器和疼痛管理系统等非标准设备开发定制通信协议。由于蓝牙的材料成本较低,维护以前的专有技术的成本也较低,因此蓝牙继续取代以前用于这些设备的其他无线技术。

在过去的 20 年里,蓝牙技术从替代手机耳机线的 "杀手级市场 "发展到数据密集型的医疗和工业市场,既有成熟的发展,也有令人兴奋的新模式。从蓝牙 4.0 开始,蓝牙技术不断发展,包括低功耗、信标和 Mesh。

如今

蓝牙技术已经成熟,可以与其他技术(尤其是 Wi-Fi 技术)以互补的方式共存和结合。它与更远距离的蜂窝通信模块, 蜂窝通信技术和定位技术互补结合,提供更大的移动性和无缝覆盖范围,使病人的移动和覆盖范围更加灵活。

从助听器到听诊器等设备的新兴使用模式都对低能量音频技术的最新发展表现出极大的兴趣。健康和保健解决方案的市场正在增长。这些设备以较低的成本集成了类似医疗的监测功能,与健康生活方式的需求无缝结合,并且放宽了监管要求。与此同时,Apple Watch 等消费类设备已开始包含复杂的医疗设备功能,如心电图/心电图心律失常分析和警告。

未来

未来 20 年会发生什么?在很多方面,我们感觉未来的医疗和无线技术已经到来。外置 "人工胰腺 "系统就是一个很好的例子。1 型糖尿病患者必须不断监测自己的血糖水平,管理食物、药物和胰岛素注射,以保持健康。过去,单独的设备提供监测(通常支持蓝牙)和胰岛素输送。目前已批准的全套系统可提供自动 "闭环 "操作,将连续血糖监测设备的数据与可穿戴式胰岛素泵及相关算法整合在一起,以保持健康、稳定的血糖水平,从而改善长期健康状况。

a person with diabetes takes a picture of their meal

未来将出现更多类似上述例子的混合和集成系统,大大提高慢性病患者的生活质量。系统将包括植入式组件设备,而机器学习将通过将植入式传感器与人工神经以及电机或人工肌肉的外部辅助相结合,使神经受损者能够移动甚至行走。医疗设备系统将变得不那么显眼,连接性更强。源于当今蓝牙和 5G 技术的各种技术将以全新的、不太引人注目的方式结合在一起,在系统组件之间以及这些系统与云之间提供无缝通信。无线技术和无服务器计算将提供数据交换,并融入云计算。这些系统将包括人工智能,根据数据为医生提供自动调整和决策支持。如果上述愿景看起来过于遥远,不可能在未来 20 年内实现,那么请考虑一下过去 20 年发生的事情,并运用您自己的 20/20 愿景。

简历

威廉-萨尔茨坦(William Saltzstein)在工程和产品设计方面的创新经验已超过 35 年,其中最近 20 年与蓝牙无线技术和医疗设备有关。在惠普医疗和美敦力等公司工作后,他于 2000 年创立了 Code Blue Consulting 公司,为无线和医疗设备行业提供专业知识和经验。

比尔是 25 项已授权专利的发明人,这些专利主要涉及通信、电池供电和便携式医疗设备。他是 AAMI、IEEE 和 Bluetooth SIG 等组织的活跃专业级会员。比尔的学术生涯包括获得罗切斯特大学电气工程理学学士学位。

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