人体局域网
随着超低功耗可植入器件与体外射频器件和传感器的发展,人体局域网(BAN)通过高速、短距离的无线技术实现植入的医疗器件和体外传感器的无线互连,并利用监测工具实时提供病人的健康数据。实际上,针对这一目标,IEEE 802委员会于2007年12月批准成立了第6工作组(TG6),着手制订IEEE 802.15标准CONTROL ENGINEERING China版权所有,并任命Arthur W.Astrin 担任该工作组的主席。Astrin是位于加州帕洛阿尔托的Astrin Radio公司的CEO。
该工作组将制订一个在人体附近或体内进行短距离无线通信的标准,使用由国际医疗管理局授权的频段。实际上,2006年在芬兰奥卢市召开的第二届国际医疗信息与通信技术大会(ISMICT’07)上,Astrin在其发表的一篇论文中指出,下列频段是这一应用的候选频段:
MICS频段:402-405MHz:美国、欧盟、韩国、日本(FCC 47 CFR 95.6
医疗无线通信FCC提议频段:401-402MHz和405-406MHz;
无线医疗遥测服务(WMTS)频段:608-614MHz (TV ch. 37)、1395-1400MHz、1427-1432MHz;
工业、科学和医疗(ISM)频段:868/915MHz、2.4GHz、5.8GHz;
UWB频段;
RFID链路:135kHz、6.78MHz、13.56MHz (ERC Rec. 70-03);
感应链路频段:9 kHz-315kHz (ECC Report 12);
电容性无载波基带传输。
该论文还指出了BAN的基本需求。按照该文的说法CONTROL ENGINEERING China版权所有,BAN的信号覆盖距离为2-5m,在1m距离内的功耗约为1mW/Mbps。对于BAN节点的供电问题,Astrin在论文中建议采用可充电的锂电池、感应式再充电和能量采集技术作为体内器件的电源。同样,对于体外传感器,可以考虑采用温度差、不可再充电电池(干锌电池、锂电池和氧化银电池)或者可再充电的锂离子电池作为电源。
为了推进这一进程控制工程网版权所有,IEEE 802.15.6工作组已经于今年元月份在台湾台北市召开了首次会议。其实,在2-5m的覆盖距离上,802.15.6将主要面向三类市场应用:医疗卫生保健服务、残疾人辅助、人体交互与娱乐。但是www.cechina.cn,最终确定这一标准并没有正式的官方时间表。
此外,位于日本神奈川的NICT(National Institute of Communications and Information Technologies控制工程网版权所有,国立通信与信息技术研究所)医疗信息与通信技术小组的研究员Marco Hernandez和Ryuji Kohno已经为BAN研制出了一种新的物理层(PHY),并将其推荐给了IEEE标准工作组802.11.6.
由于BAN需要极低的功耗,研究人员从信息理论的角度研究了一套极低功耗状态下的信号传输理论。在实际实现时,Hernandez和Kohno实现了真实系统能耗的下界,包括发射器和收发器上的功耗。Hernandez谈到,当收发器贴近人体工作时(某些情况下在人体身上实现),被人体组织吸收的辐射量大小尤其值得注意。为此,研究人员为BAN设计了一种结构简单、能效高、风险低、组织加热的UWB信号。为此,他们将实际收发器的影响和信息理论结果考虑在内,设定了能效指标,作为低功耗系统设计的起点。此外,他们还预估了在偶极天线的进场和远场中基于SAR的安全性指标。
实际上,根据已经取得的研究成果,Marco和Kohno提出了带非相干检测的开关信号产生方案,采用截角调制正弦函数作为PHY的脉冲波形。为了验证这一方案的可行性,两位研究人员已经基于CMOS工艺实现了低功耗UWB收发器。这一研究成果已经作为论文“Ultralow-power UWB signal design for body area networks”发表在ISMICT’07大会上。


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