Realizzare applicazioni medicali è oggi più semplice grazie alla libreria Medical Connectivity Library. Il settore medicale ha visto una rapida crescita dell’utilizzo di apparecchiature elettroniche per la realizzazione di sistemi portatili (misuratori di pressione sanguigna o battito cardiaco anche fetale, misuratori dei livelli di glucosio nel sangue, apparecchiature di supporto uditivo), di diagnostica e terapia (ECG portatili, defribillatori, sistemi di ventilazione e spirometrici) o più in generale per la realizzazione di ospedali intelligenti (controllo di accesso ed accettazione automatizzata, braccialetti di identificazione e tracciamento, sistemi di inventario automatico). Tale proliferazione ha richiesto la definizione di nuovi standard di comunicazione tra dispositivi eterogenei.
Introduzione
Una delle specifiche oggi più diffuse in questo ambito è lo standard IEEE-11073 Part 20601 (Optimized Exchange Protocol). Lo standard definisce le modalità di scambio dei dati tra un agente demandato alla raccolta delle informazioni (ad esempio, il misuratore di pressione) ed un manager (ad esempio, un'applicazione di health care o semplicemente un PC host) che ne permette la visualizzazione o, eventualmente, la ritrasmissione in un secondo momento. Il manager può anche inoltrare i dati ricevuti verso altri centri di servizio accessori. La connessione tra agente e manager è di tipo punto-punto; un agente comunica, tipicamente, con un solo master per volta, mentre un master deve poter gestire simultaneamente connessioni multiple verso altrettanti agenti. Lo standard IEEE11073 Part 20601 definisce i livelli Application Layer e Data Exchange Layer del protocollo di comunicazione. L’Application Layer è definito in modo indipendente dal livello di trasporto che sostiene la trasmissione fisica delle informazioni ed eventualmente assume l’esistenza di uno "shim layer" addizionale. Lo standard è correntemente supportato dalla Continua Alliance, un’associazione non-profit nata in ambito industriale, aperta (conta attualmente oltre 200 membri) e dedita alla diffusione di tecnologie di health care interoperabili. Fanno attualmente parte dell’associazione, in qualità di membri promotori, tra gli altri, Bosch, Freescale, Intel, Microsoft, Nokia, Novartis, Omron, Oracle, Panasonic, Philips, Qualcomm, Roche, Samsung, Sony e Texas Instruments.
TUTTO IN UNA LIBRERIA
Proprio Freescale, in particolare, ha recentemente rilasciato una libreria per la realizzazione di applicazioni medicali basate sui propri microcontrollori delle famiglie S08S e ColdFire e compatibili con la specifica IEEE-11073 Part 20601 appena citata. La libreria completa l’ampia gamma di soluzioni hardware a bassa dissipazione di potenza (dai circuiti di conversione analogico digitale ai processori per l’elaborazione dati) che Freeescale ha a catalogo per le applicazioni di health care. La Figura 1 mostra uno schema di principio della struttura della libreria, sviluppata così da risultare indipendente dal livello di trasporto della comunicazione e dalla piattaforma hardware a disposizione.
Figura 1. Architettura della Medical Connectivity Library di Freescale
E’ divisa in due livelli che includono l’Application Layer, che implementa le API (vedi Tabella 1) previste dalla raccomandazione, ed il Transport Independent Layer (TIL), che poggia sul livello di trasporto attuale, per fornire ai livelli più alti in modalità trasparente le funzionalità di trasmissione e ricezione dati.
Tabella 1. Medical Connectivity Library API
L’Application Layer include interfacce verso il livello di Device Specialization per la comunicazione con un host Continua Manager. Per quanto concerne il livello di trasporto, invece, attualmente sono incluse le funzioni per la sola interfaccia di comunicazione USB, implementando le classi di dispositivi PHDC (Personal Healthcare Device Class) definiti dalla Continua Health Alliance. E’ previsto il prossimo supporto per il protocollo TCP/IP su rete Ethernet mentre i livelli di trasporto specifici della propria applicazione possono essere sempre integrati nella libreria stessa grazie alla sua modularità. La libreria Medical Connectivity Library è, ovviamente, accessibile, dopo il download, sotto l’IDE CodeWarrior ed è gratuita se adottata a bordo dei processori Freescale supportati. Supporta applicazioni in modalità stand-alone o basate su sistema operativo proprietario MQX. Include una demo scaricabile sulla scheda DemoJM e che utilizza la porta USB per la comunicazione con il Manager. Tale manager è implementato su PC remoto mediante il CESL Reference Software (Continua Enabling Software Library) di Continua Alliance. Applicazione analoga è pure disponibile per la scheda di valutazione EVB51JM128; in questo caso, per la trasmissione dati, il sistema utilizza la porta seriale disponibile a bordo del microprocessore.
UN KIT DI SVILUPPO ED UNA INTERESSANTE DEMO
Freescale rende disponibile un kit di sviluppo per applicazioni medicali denominato TWR-MCF51MM-Kit che fa parte della piattaforma modulare Tower System. Il kit include la scheda CPU (Figura 2) basata su processore MCF51MM256 e schede di comunicazione con interfacce Ethernet, USB, RS232/485 e CAN, circuito di regolazione della potenza interno e connettore di espansione per modulo LCD esterno.
Figura 2. La scheda CPU MCF51MM256
La scheda CPU MCF51MM256 è compatibile con il sensore elettrocardiografico MED-EKG (Figura 3) basato su Digital Signal Controller MC56F8006.
Figura 3. Il sensore elettrocardiografico MED-EKG
La scheda appartiene alla serie Fleixs MM di processori caratterizzati da processore ColdFire V1 con frequenza di clock fino a 50 MHz, modalità a basso consumo (fino a 500 nA), amplificatori operazionali d’impiego generico e amplificatori di transimpedenza, ADC di tipo SAR a 16 bit, comparatori analogico, interfaccia di comunicazione USB e porta di espansione Mini FlexBus per periferiche esterne.
Grazie