Lääketieteen mittausinstrumentit halutaan liittää verkkoon radiolla. Radion voi toteuttaa monella eri protokollalla, mutta usein paras ratkaisu löytyy parin tai useamman radiotekniikan yhdistelmästä.

Artikkelin kirjoittaja Bernd Hantsche toimii Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH:lla sulautettujen ja langattomien tuotteiden markkinointijohtajana. 

Yksi kymmenestä saksalaisesta kärsii diabeteksestä ja määrä kasvaa koko ajan. Diabeetikkojen määrä kasvaa myös dramaattisesti maissa, joissa talouskasvu on nopeaa kuten Kiinassa. Vaikka älykkäät laitteet voivat parantaa potilaiden hoitoa, oikean langattoman tekniikan valinta ei ole helppo tehtävä.

Sovelluskaupat ovat täynnä hyödyllisiä sovelluksia diabeetikoille, mutta parhaimmatkin sovellukset ovat hyödyttömiä ilman oikeita lukemia verensokerimittareista, insuliinipumpuista, verenpainemittareista tai kylpyhuoneen vaaoista. Näissä kaikissa datansiirtoon suositellaan radiolinkkiä. Sillä on selkeitä etuja USB-yhteyteen verrattuna, vaikka siinä tarvitaankin akkua. Potilaiden ei tarvitse kantaa mukanaan kaapelia tai tapella liitäntöjen kanssa.

Koska potilaat usein vaihtavat mittausinstrumentteja uudempiin, asiakaskohtaiset radiotekniikat – vaikka kyse olisi vain asiakaskohtaisista sovellusprofiileista standardeilla protokollilla – tarjoavat vain lyhyen tähtäimen ratkaisuja. Standardoidut profiilit sen sijaan varmistavat yhteensopivuuden eri valmistajien laitteiden kesken, ovat paremmin aikaa kestäviä ja joustavampia. Tämän hetken älypuhelimet tarjoavat käyttäjille laajan valikoiman liitäntöjä.

NFC, Near Field Communication

Useimmissa tämän päivän älypuhelimissa on mukana NFC-tekniikka. Se nousee esiin ennen kaikkea käyttäjäystävällisyytensä ja salatun datansiirron takia lyhyillä kantamilla. Viimeksi mainittu on kuitenkin puute lääketieteellisissä mittausinstrumenteissa, koska diabeetikon täytyy asettaa kännykkänsä esimerkiksi vaa´an lähelle halutessaan siirtää dataa.

Mobiilidata

Instrumentit voivat myös käyttää mobiilidatayhteyttä ladatakseen mittausarvoja internetiin automaattisesti, ilman paikallista yhdyskäytävää. Mielenkiintoinen lisätoiminto on turvallisuusavaimen siirto tekstiviestin välityksellä. SMS-viesti käyttää suoraa yhteyttä ilman internet-liitäntää. Sen jälkeinen dataliikenne voi tapahtua IP-verkon yli. Tätä menetelmää pidetään erityisen turvallisena, koska salausavain reititetään eri verkkoyhteyttä pitkin. Pitää kuitenkin arvioida vaadittavan työn määrää muihin prioriteetteihin: tarvitaan sopimus langattoman operaattorin kanssa, mikä johtaa juokseviin kustannuksiin ja vaadittava vastaanotin on paljon NFC-ratkaisuja kalliimpi. Ja mikäli loppukäyttäjälaitteet viedään ulkomaille, sertifioinnin hallinta on paljon monimutkaisempaa ja – langattomasta moduulista riippuen – paljon kalliimpaa.

Pitkän tähtäimen näkökulmasta vain LTE-tekniikka (Long Term Evaluation) antaa mahdollisuuden taata sen, että vaivannäkö on sen arvoista. Sveitsi on jo ilmoittanut aikomuksestaan sulkea toisen polven verkkonsa (GPRS/EDGE) muutaman vuoden kuluttua, ja useampi Skandinavian maa on pian lopettamassa kolmannen polven verkkojen (UMTS/HSDPA) käytön.

Toinen este on lainsäädännöllinen sertifiointi, kun eri maissa on erilaiset radiosäteilyn rajat taajuusjaon, lähetystehon ja palvelujen eliniän suhteen, sekä operaattorikohtaiset sertifioinnit. Jos maassa on useampi mobiilioperaattori ja palveluntarjoaja ja SIM-korttien valinta on vapaa, ajaudutaan nopeasti seitsennumeroisiin kustannuksiin. Vakiintuneet toimittajat kuten Telit tarjoavat tarvittavat sertifikaatit lähes kaikille moduuleilleen ja palveluntarjoajille eri puolilla maailmaa. Vähemmän tunnettujen, usein aasialaisten valmistajien kanssa on järkevämpää hankkia käyttöönsä mahdollisimman paljon tietoa ennen kuin investoidaan kallista aikaa tuotekehitykseen.

Korkeammista kustannuksista huolimatta mobiiliyhteys on edelleen paras ratkaisu liikkuvuuden ja itsenäisyyden suhteen. Uudet, pienet LTE-kategoriat 1 ja M ovat räätälöityjä IoT-sovelluksiin, joissa pitää siirtää vain pieni määrä dataa muutaman tunnin välein. Tarjolla on myös tätä edullisempia laitteita vieläkin pienemmällä tehonkulutuksella.

Bluetooth

Ensi katsomalta Bluetooth vaikuttaa täydelliseltä mittausinstrumenttien liittämiseen. Kuitenkin perinteinen Bluetooth-protokolla tarjoaa tietoliikenteeseen vain SSP-profiilia (Serial Port Profile). Koska erilaisille datatyypeille SSP-pinon päällä ei ole erityisiä standardeja ja Bluetooth tarvitsee paljon energiaa toimiakseen, on sille kehitetty teknologisesti riippumaton matalan tehonkulutuksen seuraaja: Bluetooth Low Energy eli BLE.

BLE

Siinä missä klassinen Bluetooth pilkkoo 2,4 gigahertsin ISM-alueen 79:een yhden megahertsin kanavaan satunnaishyppelyllä, BLE hyödyntää 2 megahertsin kanavanleveyttä ja vaihtaa taajuutta vain kun siihen on tarvetta. Myös ohjelmistokerrokset on suunniteltu eri tavoin. Klassisessa Bluetoothissa on hyvin vähän tiukasti määriteltyjä sovellusprofiileja HCI-isäntäohjainliitännän yläpuolella. Sen sijaan BLE:ssä on lukuisia määriteltyjä sovellusprofiileja ja palveluja GAP/GATT-kerrosten päällä, mikä mahdollistaa profiilien kustomoinnin. Bittivirta voidaan täten sovittaa ja optimoida kutakin sovellusta varten.

Käytännössä instrumenttien valmistajien pitäisi toteuttaa vastaava sovellus yleisimmille älypuhelinalustoilla ja ajaa BLE-palvelua taustalla. Kaikki muutokset käyttöjärjestelmään edellyttäisivät ohjelmiston tarkistusta ja mahdollisesti muokkaamista. Myöskään BLE ei ole tyydyttävä vastaus pitkällä aikavälillä, koska yhteensopivuus muiden lääketieteen laitteiden kanssa ei yleensä ole mahdollista.

WiFi

WiFi voi olla mielenkiintoinen vaihtoehto kotona käytettäville sovelluksille, kun vankka WiFI-verkko lähettää dataa tietoturvallisesti tietokantapalvelimelle. Käytettävät protokolla ovat yleensä standardeja kuten TCP, UDP, IPv4, IPv6, HTTP tai FTP. Puutteena on, että vaadittava WiFi-laitteisto on BLE-laitteita kalliimpaa ja käyttää merkittävästi enemmän energiaa.

ANT

Näyttää vaikealta löytyy yhtä ainoaa ratkaisua, joka kävisi niin verensokerimittariin, insuliinipumppuun, verenpainemittariin tai henkilövaakaan, mutta sellainen on tarjolla. Toisin kuin BLE, ANT-protokolla (Adaptive Network Topology) tarjoaa:

- pienemmän tehonkulutuksen kevyemmän ohjelmiston ja vain 1 MHz kanavanleveyden ansiosta ilman tarpeettomia taajuudenvaihtoja
- vastaavat alhaiset laitekustannukset
- paljon pienemmät jäsenyys- ja tuotelistauskustannukset
- merkittävästi joustavamman verkkotopologian, joka mahdollistaa yhteensä 64 000 tilaajan integroimisen yhteen ANT-verkkoon

Lähes jokainen älypuhelin tukee ANT-protokollaa ja sen käyttö on hyvin yksilöllistä. Standardoituja sovellusprofiileja voi löytää protokollan päällä ”ANT+”:n alta. Useita spesifioituja datapaketteja on tarjolla yksittäisillä mittausarvoille, erityisesti terveydenhuollon ja liikunnan alueilla. Täten ANT varmistaa laitevalmistajista riippumattoman lääketieteellisten ja liikuntalaitteiden verkon, joka kommunikoi sekä keskittimen (hub) yli että yksilöllisesti.

ANT-protokollaa ei yleensä ole integroitu iPhone-puhelimiin, mutta tämä on vain marginaalinen ongelma mittausinstrumentteja kehitettäessä ratkaisujen älykkään moniprotokollaisuuden takia. AMT-lisämoduuli voidaan liittää vanhemman polven iPhoneihin. iPhone 4S:ssä ja sitä uudemmissa laitteissa yhteys toteutetaan BLE:tä käyttämällä. Useimmat ANT-pohjaiset kehitykset nojaavat Nordic Semiconductorin nRF51422- tai nRF52832-piiriin, joille on olmeassa ilmaisia yhdistelmäprotokollia ANT- ja BLE-protokollan rinnakkaiseen käyttöön.

Täydellisiä yhdistelmiä

Hyvin usein ideaalisten toimintojen toteuttaminen perustuu useiden langattomien liitäntöjen yhdistelmään. Koko joukko tällaisia on jo olemassa yhdistelmäpaketteina: BLE ja NFC, BT ja BLE, WiFi ja BT, BLE ja ZigBee, BLE ja ANT sekä NFC, jne. Rutronikin edustuksessa on 35 langattomien piirien toimittajaa, joten yrityksellä on oikea ratkaisu käytännössä kaikkiin sovelluksiin, ja Rutronikin langattoman tekniikan osaamiskeskuksen asiantuntijat tarjoavat neuvojaan ja tietämystään kehittäjille. Tämän kaltainen läpinäkyvyys säästää sekä aikaa että rahaa tekniikan esivalinnan vaiheessa ja me nojaamme laajasta projekteista syntyneeseen asiantuntijuuteen varmistaaksemme, että yleisiltä ja vakavilta suunnittelun virheiltä vältytään.

ETNtv

Watch ECF videos

Korteilla vauhtia IoT-kehitykseen

Sulautetun laitteen kehitys onnistuu useimmiten helpoiten valmiiden moduulien avulla. Nykyään niitä saa myös tehokkailla Apollo Lake -sarjan prosessoreilla varustettuna.

Lue lisÀÀ...

Suomen suurin valtti kybersodassa on luottamus

Teknologia19 – Aalto-yliopiston kyberturvallisuusprofessori Jarno Limnéll uskoo, että luotettavuudesta voi tulla suomalaisten yritysten suurin myyntivaltti tulevaisuudessa. – Tärkein kysymys on tulevaisuudessa, kehen ja mihin voimme luottaa. Luottamuksesta on tulossa hyvin arvokas aineeton pääoma yrityksille, Limnéll sanoi eilen messukeskuksessa.

Lue lisÀÀ...

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 

NEWSFLASH

Ciklum, established in 2002, is a custom product engineering company with a global presence across 15 countries in 3 continents. We specialize in crafting bespoke digital solutions that push boundaries and transform industries, including full-scale IoT solutions. Whether it's cutting-edge embedded systems, data architecture or IoT, we seamlessly integrate our solutions into your existing infrastructure.

 

 

Check Point Software Technologies Ltd. is a leading provider of cyber security solutions to corporate enterprises and governments globally. Check Point Infinity’s portfolio of solutions protects enterprises and public organisations from 5th generation cyber-attacks with an industry leading catch rate of malware, ransomware and other threats.

 

 

 

AcalBfi is a leader in the development of custom technology solutions for electronic applications. Our engineers and our approach will ensure we can solve your technical challenges with custom solutions that integrate multiple technologies.

 

Analog Devices, Inc. is a global semiconductor leader that bridges the physical and digital worlds to enable breakthroughs at the Intelligent Edge. ADI combines analog, digital, and software technologies into solutions that help drive advancements in digitized factories, mobility, and digital healthcare, combat climate change, and reliably connect humans and the world.

 

EBV Elektronik was founded in 1969 and is one of the leading specialists in European semiconductor distribution. This success is based on the underlying company philosophy, which was developed a long time ago and which still applies today: operational excellence, flexibility, reliability and execution – with the goal of achieving the highest degree of customer satisfaction. 

  

The Rohde & Schwarz technology group develops, produces and markets a wide range of electronic capital goods. With its extensive product portfolio, the company makes an important contribution to a safer and connected world. In the test & measurement, secure communications, networks & cybersecurity and broadcast & media markets, customers worldwide rely on Rohde & Schwarz and its cutting-edge solutions.

 

 

 

Mespek is an industrial electronics company. Our main product areas are embedded modules, industrial computing, test & measurement modules and server management systems (KVM-switches). Besides our domestic customers we have clients also in several countries such as Benelux, China, Estonia, Ireland, Norway, Russia, Sweden, Switzerland, et cetera..

 

We offer unique and cost-effective customized solutions based on electronic components and systems, as well as standard products from selected manufacturers. We also have own production company for electronics and cabling in Sweden. We have 90 years of experience, deep engagement, knowledge together with trustworthy and effective logistics worldwide. We are ISO 9001 and ISO 14001 certificated.

 

Richardson RFPD, an Arrow Electronics Company, is an electronic component distributor focused on RF and Wireless Communications, industrial IoT, Power Conversion and renewable energy markets. With our global reach and extensive technical capability, we serve our customers through component development and selection, technical support, and world-class logistics and supply chain capabilities. Whether designing with discrete components or looking to take advantage of integrated circuits or systems RichardsonRFPD’s worldwide design centers and technical sales team provide comprehensive support to bring your product ideas to market.

u‑blox is a global technology leader in positioning and wireless communication in automotive, industrial, and consumer markets. Their smart and reliable solutions, services and products let people, vehicles, and machines determine their precise position and communicate wirelessly over cellular and short range networks. With a broad portfolio of chips, modules, and secure data services and connectivity, u‑blox is uniquely positioned to empower its customers to develop innovative and reliable solutions for the Internet of Things, quickly and cost‑effectively.

KYOCERA AVX is a leading global manufacturer of advanced electronic components, including antennas, fuses, capacitors, filters, couplers and RF switches, engineered to accelerate technological innovation and build a better future. Supplying more than one million antennas per day, KYOCERA AVX is an industry-leading supplier of innovative antenna solutions, covering all major frequency bands and applications. KYOCERA AVX antennas utilize a wide array of materials -including LDS, stamped metal, ceramic, PCB, and FPC- to support a variety of custom and standard configurations (external indoor/outdoor, embedded on/off-board).

 

 





ECF template