平均來說，我們的人生有99%以上是在醫院或診所外度過。因此，在醫院和臨床環境之外的醫療保健變得和在醫院內的一樣重要。此外，逐漸增加的醫療條件、laonianrenkouheshangshengdeyiliaobaojianchengbengouchengletuidonggenghaodeyiliaobaojianjiejuefangandeyinsu。zaigaijinyiliaobaojianhebingrendeshenghuozhiliangfangmian，wuxianjishufahuilehendadezuoyong，tongshijiangdilechengben。


醫療保健循環(見圖1)包括從嬰幼兒到老年人的預防保健護理監控
、健康監測、醫院環境下的診斷護理、康(kang)複(fu)和(he)崗(gang)位(wei)流(liu)程(cheng)護(hu)理(li)。通(tong)過(guo)更(geng)好(hao)的(de)遠(yuan)程(cheng)監(jian)控(kong)能(neng)讓(rang)病(bing)人(ren)早(zao)些(xie)回(hui)家(jia)
，可(ke)幫(bang)助(zhu)減(jian)少(shao)治(zhi)療(liao)成(cheng)本(ben)，還(hai)可(ke)以(yi)改(gai)進(jin)病(bing)人(ren)的(de)生(sheng)活(huo)質(zhi)量(liang)

，並(bing)且(qie)在(zai)許(xu)多(duo)情(qing)況(kuang)下(xia)幫(bang)助(zhu)進(jin)行(xing)早(zao)期(qi)診(zhen)斷(duan)。監(jian)測(ce)生(sheng)理(li)參(can)數(shu)已(yi)經(jing)大(da)幅(fu)演(yan)進(jin)從(cong)使(shi)用(yong)電(dian)線(xian)束(shu)與(yu)病(bing)人(ren)連(lian)接(jie)的(de)龐(pang)大(da)床(chuang)邊(bian)設(she)備(bei)
，到(dao)能(neng)夠(gou)從(cong)病(bing)人(ren)身(shen)體(ti)上(shang)捕(bu)捉(zhuo)重(zhong)要(yao)的(de)生(sheng)理(li)參(can)數(shu)且(qie)不(bu)影(ying)響(xiang)日(ri)常(chang)活(huo)動(dong)的(de)超(chao)小(xiao)型(xing)無(wu)線(xian)傳感器。除了監測之外，某些設備還能夠提供治療。

為幫助了解醫療設備無線方麵的要求，讓我們首先基於應用大致歸類這些設備(參見圖2)。


無wu線xian醫yi療liao設she備bei應ying用yong廣guang泛fan，依yi賴lai於yu需xu要yao測ce量liang的de參can數shu，有you些xie應ying用yong隻zhi需xu傳chuan輸shu數shu個ge字zi節jie，而er另ling外wai一yi些xie應ying用yong需xu要yao傳chuan輸shu高gao帶dai寬kuan的de的de數shu據ju流liu，有you些xie需xu要yao長chang的de電dian池chi壽shou命ming，特te別bie是shi人ren體ti植zhi入ru設she備bei，更geng換huan電dian池chi意yi味wei著zhe手shou術shu。定ding點dian測ce量liang設she備bei諸zhu如ru溫wen度du測ce量liang儀yi對dui於yu無wu線xian電dian帶dai寬kuan的de要yao求qiu比bi起qi心xin電dian監jian察cha儀yi等deng的de設she備bei較jiao小xiao，相xiang比bi後hou者zhe它ta使shi用yong頻pin率lv低di，而er後hou者zhe經jing常chang需xu要yao實shi時shi傳chuan輸shu心xin電dian圖tu波bo形xing信xin息xi。

不同的應用對無線技術有不同的要求
，因而不可能存在一種無線技術可以同時滿足不同應用需求。

對於人體植入和可進入消化道的無線電有著共同的限製，無線電通信必須穿過機體組織進行，而身體會顯著減弱高頻率RF信號。美國聯邦通信委員會(FCC) 已將用於植入用途(MICS和MEDS頻帶)的頻帶分配在400MHz範圍內
，以便在體內時達到最佳性能。植入的無線電還需要極低的功耗、泄漏電流和有效的喚醒機製來啟動通訊。美高森美的植入級無線電設計專門用於此類應用。針對植入級無線電的一些應用如圖3所示：


植入應用中的無線電周期性(duty-cycled) 工gong作zuo
，這zhe意yi味wei著zhe通tong常chang處chu於yu睡shui眠mian模mo式shi。除chu了le運yun行xing中zhong的de超chao低di功gong耗hao，還hai要yao求qiu具ju有you極ji低di的de泄xie漏lou電dian流liu。對dui於yu植zhi入ru無wu線xian電dian應ying用yong，數shu據ju速su率lv要yao求qiu並bing不bu高gao，雖sui然ran具ju有you較jiao高gao數shu據ju速su率lv的de無wu線xian電dian可ke幫bang助zhu減jian少shao工gong作zuo周zhou期qi並bing延yan長chang電dian池chi壽shou命ming。[page]

可攝取應用包括藥丸攝影機(參見圖4)以yi傳chuan輸shu數shu以yi千qian計ji的de高gao質zhi量liang胃wei腸chang道dao圖tu片pian，以yi及ji胃wei腸chang道dao中zhong的de藥yao物wu輸shu送song和he酸suan度du監jian控kong等deng其qi它ta應ying用yong。此ci類lei應ying用yong還hai要yao求qiu無wu線xian電dian和he電dian路lu具ju有you超chao低di功gong耗hao
，因yin為wei受shou限xian於yu電dian池chi尺chi寸cun，即ji便bian其qi設she備bei的de電dian池chi壽shou命ming可ke能neng比bi植zhi入ru物wu更geng短duan。


除了超低功耗
，此類無線電還需要安全的高效通信協議。標準協議，比如低能耗藍牙(Bluetooth Low Energy)或 Zigbee，相比於專用協議，需要更高的通信協議開銷(protocol overhead)。大多數植入無線電因此使用專用協議來優化功耗並改進通信效率和安全性。

外部無線傳感器涵蓋了範圍廣泛的應用，從健康監測到特征生理參數監測。對於無線個人網 (wireless personal area network, WPAN) 和無線體域網(wireless body area network, WBAN)，jintiandechuanganhejiancejiejuefangankezaijidigonghaoxiazhichilianxudeshujuliu。zheduiyukechuandaideyiliaoxitongyouweiguanjian
，yinweitamendouzaiyaopinfangenghuandianchijiaoweikunnanheangguidehuanjingzhongshiyong。zhexiexitongyiwangxuyaoyongAA或AAA電dian池chi
，而er現xian在zai則ze可ke以yi運yun行xing在zai微wei功gong率lv電dian池chi上shang。使shi之zhi成cheng為wei現xian實shi的de是shi超chao低di功gong耗hao短duan程cheng無wu線xian電dian收shou發fa器qi，它ta們men的de電dian路lu設she計ji在zai一yi些xie關guan鍵jian參can數shu上shang針zhen對dui功gong率lv效xiao率lv進jin行xing了le優you化hua。

WPAN占有個人周圍的網絡空間，覆蓋了附近的生活或工作空間( 通常可達十米)
，並采用藍牙和Zigbee等協議來實施。WBAN則ze占zhan有you更geng小xiao的de無wu線xian空kong間jian
，在zai人ren體ti周zhou圍wei大da約yue一yi米mi，用yong於yu與yu人ren體ti相xiang關guan的de傳chuan感gan器qi通tong信xin。應ying用yong已yi從cong大da量liang的de工gong作zuo周zhou期qi性xing點dian測ce擴kuo展zhan到dao更geng多duo數shu據ju密mi集ji的de連lian續xu鏈lian接jie。在zai醫yi院yuan和he臨lin床chuang設she施shi
、臨床家庭監護和非臥床應用、以及消費者健康和健身中，這項技術有著多種應用(參見圖5)。

針對WPAN和WBAN的無線電要求

選擇能夠在WPAN和WBAN中優化功率效率的短程無線電收發器時，還必須考慮許多問題。針對低功率無線電的某些關鍵注意事項如圖6所示。

其中，電源電壓尤其重要。大多數傳感器使用單電池(電壓依賴化學反應)單元運行,因而更宜采用低於2V的電源電壓。這意味著短程無線電收發器必須設計用於低電壓運行——最理想是降至1.1 V，以便優化設計靈活性並減少功率管理的限製。

lingyigeguanjianwentishifengzhidianliu。jihusuoyoujiyuwuxiandechuanganqiwangluodouhuiyilaiyumouzhongchengdudegongzuozhouqixinglaijieshengnengyuanbingxianzhiwuxiandiankongjiandeshiyong，tamentongchanghuizaichuanganqidedianliuxiaohaoquxianshangchanshengfengzhi。wuxiandianshoufaqizhongdedifengzhidianliuxiaohaojianshaolewuxianchuanganqidianyuandianyafangmiandexianzhi。

輸出阻抗也是重要的，因為它主要影響功率放大器(power amplifier, PA)的功耗。匹配網絡來連接無線電和天線有助於使插入損耗達到幾個dB。

載波頻率的選擇也會影響功耗。在醫療(ISM)無線電頻帶中的兩種可用選擇為2.4GHz或sub-GHz頻率。最常用的2.4GHz協議有Wi-Fi、Bluetooth和ZigBee。然而，在低功率和較低數據速率無線醫療監控應用中，sub-GHz無wu線xian係xi統tong提ti供gong了le幾ji大da優you勢shi
，包bao括kuo降jiang低di功gong耗hao，以yi及ji由you於yu較jiao低di的de自zi由you空kong間jian傳chuan播bo損sun耗hao，對dui於yu給gei定ding功gong率lv具ju有you更geng長chang的de距ju離li。更geng安an靜jing的de頻pin譜pu意yi味wei著zhe更geng容rong易yi傳chuan輸shu和he更geng少shao重zhong試shi，這zhe不bu但dan更geng高gao效xiao，而er且qie節jie省sheng了le電dian池chi電dian能neng。

對於網絡級的平均功率分配
，通信協議也有著重大的影響。Zigbee 和藍牙提供了高度複雜的鏈接和網絡層，但這些協議棧會占用大百分比的無線電功耗
，以及較高的資源開銷。對於超低功率係統，“一刀切”標準化選項罕有最佳解決方案。相反
，設計人員為超低功耗應用而開發的解決方案應該考慮使用最適合其需求的協議。

最後，在周期性工作的無線鏈接中，鏈接數據速率是影響功耗的最重要因素之一。平均功率幾乎與鏈接數據速率成反比；例如，對於相同的有效負載，100kbps無線電的功耗幾乎是50kbps無線電的一半。在比較RF收發器時，“每比特能量” (energy per bit) 是shi比bi電dian流liu消xiao耗hao更geng好hao的de功gong率lv效xiao率lv指zhi標biao。但dan高gao數shu據ju速su率lv無wu線xian電dian常chang常chang具ju有you較jiao高gao的de峰feng值zhi電dian流liu
，對dui於yu大da多duo數shu小xiao型xing電dian池chi來lai說shuo，這zhe些xie是shi非fei常chang不bu受shou歡huan迎ying的de，因yin為wei它ta們men會hui需xu要yao大da型xing電dian容rong器qi。

前麵提及的每個因素對於需要低功率優勢且有效負載大於10 比特/每秒的應用都是至關重要的，然而，先前的可穿戴式無線傳感器僅僅能夠用於緩慢變化的參數，而新的RF技術可以用於幫助觀察更快變化的生理參數
，比如心髒和大腦電氣活動或血氧，它們需要大約0.5至5 kbit/s的數據速率，以便提取有意義的波形。

小心平衡這些取舍的一個示例就是美高森美的ZL70250收發器(參見圖7)，該器件在尺寸大約2mm x 3mm的芯片級封裝內
，具有標準的2線和SPI接口，可使用任何標準微控製器進行控製和數據傳送。該微控製器的模數轉換器(ADC)連接至超低功耗模擬前端器件，連同ZL70250收發器，所構成的解決方案可用於開發無線ECG解決方案，采用CR係列紐扣電池可以連續運行長達一周時間。此類器件，比如用於病患呼吸測量的3軸加速計或脈搏血氧計(pulse-oximeter)、以yi及ji各ge種zhong其qi它ta可ke穿chuan戴dai式shi健jian康kang監jian控kong平ping台tai，都dou可ke以yi達da到dao類lei似si的de功gong率lv效xiao率lv。此ci類lei器qi件jian使shi低di成cheng本ben紐niu扣kou電dian池chi或huo小xiao型xing鋰li離li子zi電dian池chi在zai更geng換huan前qian能neng夠gou支zhi持chi長chang達da兩liang周zhou時shi間jian的de連lian續xuWPAN和WBAN數據流。

suizheweigonglvdianchidechuxianhechaodigonghaoshoufaqijishudejinbu，goujianzhinenghuadelinghuozhinengwuxianchuanganqiyijingchengweikeneng。yaojiejuegezhongguanjianshejiwenti，xuanzeheshideshoufaqishizhiguanzhongyaode
，yibiantongguoshiyongdanyixiaoxingdianchi
，kechuandaishiwuxianyiliaoshebeinenggoushixianshengwuxinhaodechangqilianxujiance。jintiandechaodigonghaoshoufaqitigonglexingnenghegonglvxiaolvdezuhe，tongguopinghengyixiejishushiyongxiangguandezhezhong
，congdidianliuzhonghuoquzuidadekenengyichu。