1/1/2016 Android is the Best Operating System Choice for Many Medical Applications

http://www.medicalelectronicsdesign.com/print/937 1/6

Published on Medical Electronics Design (http://www.medicalelectronicsdesign.com)

Home > Android is the Best Operating System Choice for Many Medical Applications

Android is the Best Operating SystemChoice for Many Medical ApplicationsAlan Cohen, Logic PDCreated 2010­12­20 11:11[1]

Android is the Best Operating System Choice forMany Medical Applications [2]December 20, 2010 By: Alan Cohen, Logic PD

 [3]Find more content on:  Business/Market Trends [4]   Design [5]   Feature [6]Operating Systems [7]   Software [8]

Android stacks up well against the traditional competitors when developing medicaldevices.

Interest in “heavier” mainstream operating systems (OSs) such as Windows, WindowsCE, and Linux for use in medical devices has grown dramatically in the past decade,and particularly in the past few years. This interest is driven by several factors. Today’sdevice users desire rich, sophisticated interfaces and many developers are experiencedin using these OSs and related tools on desktop PCs and servers. Until recently, if onewanted to use a full­featured OS for medical embedded development, there were twotypical choices: Microsoft Windows CE (and occasionally desktop Windows itself) orLinux (or other Unix variant).

Of these two, Windows CE has the advantage of being a fully integrated developmentplatform, from device drivers all the way up through the application framework. Somedevelopers may not be enamored of Windows CE, but few would argue against it beinga fast and easy way to get a project started with minimal hassle. CE has disadvantagesas well: there’s a royalty for use and the code base is controlled by Microsoft. Note thatthe latter carries some benefits as well.

1

Share

1/1/2016 Android is the Best Operating System Choice for Many Medical Applications

http://www.medicalelectronicsdesign.com/print/937 2/6

Linux and other Unix variants have the advantage of being free and open source, butthere have traditionally been significant hurdles for their use in embedded devices,particularly in devices with sophisticated user interfaces. Linux is designed as adesktop/server OS, and typical distributions contain lots of features (megabytes andCPU cycles) that are rarely if ever needed in embedded systems. Thus, starting a newembedded project in Linux has traditionally required several person­weeks of creating alightweight software image with the desired subset of functionality, and with additionsappropriate for embedded use. And while hand crafting the Linux image goes a goodway towards optimizing things, the result is still not fully optimized—many important bitscan’t be pared down from their desktop orientation and are inefficient in their use ofmemory, CPU, and/or power.

So, the choice has been to use a proprietary system that’s easy to get started with(Windows CE), or a free and open system that requires a good bit of work to get started(Linux and brethren).

Google’s Android OS is a relatively new player in the embedded space. Fundamentally,Android’s purpose is to build on the Linux OS by providing a full­featured embeddedsystems framework. In short, Android aims to bring to the Linux/free software world thesame out­of­the­box, ease­of­use found in Windows CE.

Android was first released by Google in November 2007, as an OS targeted at smartphones. Its success has been phenomenal: in less than three years, it’s become themost popular OS for smart phones, currently shipping on almost half of these phonesworldwide. Android phones are shipping at a rate of almost 100 million per year.

Developers quickly recognized that Android has much to offer in embeddedapplications beyond phones. Most of today’s embedded devices share severalattributes with phones: small form­factor LCD/touch screens, rich GUIs, low­powerprocessors, broad connectivity options (cellular, WiFi, Bluetooth, etc), battery operation,etc.

Because of reliability concerns, medical device developers have traditionally laggedslightly behind in the adoption of new technologies. It often makes sense to wait for atechnology to mature a bit before committing its use into an FDA­regulated device. ButAndroid represents a hybrid: while it’s relatively new, it’s based on tried­and­true Linuxtechnology that’s well­understood in our industry.

What is Android? Android is an operating system and complete application framework designed for ARM­based processors. That can be clearly observed in the schematic diagram (Figure 1).

1/1/2016 Android is the Best Operating System Choice for Many Medical Applications

http://www.medicalelectronicsdesign.com/print/937 3/6

1. A schematic diagram of Android depicts its framework. This image is reproducedfrom work created and shared by Google [9] and used according to terms described inthe Creative Commons 3.0 Attribution License [10].

Android fundamentally uses Linux, but Google has updated and extended it in anumber of ways to build a complete framework for rapid development:  

1.  The Android kernel supports extensions for more aggressive power managementand modified inter­process communications.

2.  Glibc library is replaced with Android’s own Bionic, which is small and fast, andsupports the BSD license rather than GPL, thereby keeping the GPL out of userspace.

3.  Several libraries commonly needed for embedded use are included, such asWebKit (web page rendering), Media Framework, SQLLite, and others.

4.  There’s a hardware abstraction layer that defines the interface needed byhardware drivers.

5.  Android Runtime, which consists of Dalvik, a Java virtual machine optimized forembedded use, and core Java APIs for application development. Whileapplication development under Java is Android’s “dominant paradigm,”applications can be written in C and other languages and then compiled down tonative ARM code using the Native Development Kit.

6.  The Android Application Framework that’s used to implement the standard object­oriented structure of Java Android applications.

Android is open source, but a design goal was to better insulate commercial developers

1/1/2016 Android is the Best Operating System Choice for Many Medical Applications

http://www.medicalelectronicsdesign.com/print/937 4/6

against the viral nature of the GPL. The Linux kernel remains under the GPL but mostof the rest of Android is released under the more relaxed Apache license, which allowsit to be used in both proprietary and open­source endeavors. The short story is thatAndroid makes licensing simpler and cleaner as compared to standard Linux.

Google also produces a suite of closed­source applications, including the AndroidMarket and GPS. These are primarily shipped with cell phones.

Can I use Android for my medical device? To a large degree, selecting an OS for a medical device is like selecting an OS for anyother device: we pick the OS that we believe will maximize the value of the device overits life cycle. That includes such considerations as:  

How quickly can we get to market?What will be the cost of development?How does this selection affect our cost of goods sold?What are the licensing costs?How much will sustaining engineering cost once we’re on the market?How confident are we of our time/cost estimates?

The hallmark of a medical project includes the following additional question:  

Will this selection yield a device that presents an acceptable risk to the patientand users?

As we all recognize, medical devices are different than most other devices in that theycan pose a significant risk, particularly to patients. The FDA classifies all medicaldevices in one of three classes, based on the risk to the patient and the degree ofregulatory scrutiny it believes is warranted.

Class I devices present minimal risk and include products like tongue depressors,bandages, and basic surgical instruments. Class II devices present moderate risk andinclude products like electrocardiographs, x­ray units, blood gas analyzers, and infusionpumps. Class III devices pose the highest risk and include implantable defibrillators,replacement heart valves, and implanted cerebella stimulators.

Heavyweight OSs such as Android are substantially more likely to experience failuresthan are smaller, more testable OSs designed primarily for reliability. That’s not to saythat heavyweight OSs necessarily fail often. Needing to reboot once a year to fix asoftware lockup may be okay for many devices, and so the inconvenience of anoccasional reboot can be weighed against the benefits of a better UI, faster time­to­market, and other benefits of a heavyweight OS. But a yearly reboot for a frozenimplantable defibrillator is probably a non­starter.

As a general rule of thumb, Android and similar OSs are appropriate for use in Class Iand Class II devices, whereas Class III devices typically require a smaller high­reliabilityOS. However, every device is different. In any medical device development effort, wemust thoroughly consider and understand the risks introduced by OS selection.

One method that’s employed to get “the best of both worlds” is to split processing tasksinto two parts: a processor with a high­reliability OS to perform critical functions and aprocessor with a heavyweight OS to support less­critical tasks. An example could be an

1/1/2016 Android is the Best Operating System Choice for Many Medical Applications

http://www.medicalelectronicsdesign.com/print/937 5/6

infusion pump where one processor with a high­reliability OS controls the motor duringinfusion, while another processor running Android runs the GUI, communications, andso forth. Note that this two­processor solution is not a straight­forward panacea, and thisspecific approach may not be appropriate for an infusion pump. A good deal of thought and planningare needed to ensure safety and testability.

The benefits of ubiquity If you select Android for your embedded device, tens of millions of handsets runessentially the same Android stack that your device will run. There’s a huge pool ofusers finding bugs, and a large developer community dedicated to fixing them. WhileAndroid can’t match the reliability of lighter­weight purpose­built OSs, it is a thoroughly­debugged system as compared to cobbling together a Linux stack from scratch. Inaddition, more than 100,000 applications are currently available for Android, and manyof these applications ease and speed development. That said, Android development isnot overly complex and a large pool of developers can support Android.

Android is a strong contender for use in medical devices that don’t require the highestlevel of software reliability, and whose pricing can support the required hardware. Itstrikes a good balance between functionality, resource requirements, and productivity,and has the additional advantage of building on the huge and thriving Linux ecosystem.

Alan Cohen, Logic PD’s medical practice team lead and director of systemsengineering, has more than 20 years experience in developing products, with morethan a decade of this in medical devices. He holds eight U.S. patents, and earned hisbachelor’s degree in electrical engineering from Cornell University. Contact Alan atalan.cohen@logicpd.com.

Author: Alan Cohen, Logic PDFeatured Image: 

Business/Market Trends   Design   Feature   Operating Systems   Software

Privacy Policy | Contact | Advertise | Subscribe | Sitemap © 2015 UBM Canon

Related Sites from UBM Canon:

1/1/2016 Android is the Best Operating System Choice for Many Medical Applications

http://www.medicalelectronicsdesign.com/print/937 6/6

­ Qmed ­ Qualified MedicalSuppliers ­ Medical Device +Diagnostic Industry ­ European Medical DeviceTechnology ­ Medical ProductManufacturing News

­ IVD Technology ­ OrthoTec ­ China Medical DeviceManufacturer ­ medtechinsider

­ medtechinsider auf Deutsch ­ Pharmaceutical & MedicalPackaging News ­ Pharmalive

Source URL: http://www.medicalelectronicsdesign.com/article/android­best­operating­system­choice­many­medical­applications

Links:[1] http://www.medicalelectronicsdesign.com/[2] http://www.medicalelectronicsdesign.com/article/android­best­operating­system­choice­many­medical­applications[3] http://www.facebook.com/sharer.php[4] http://www.medicalelectronicsdesign.com/categories/business/market­trends[5] http://www.medicalelectronicsdesign.com/categories/design[6] http://www.medicalelectronicsdesign.com/department/feature[7] http://www.medicalelectronicsdesign.com/categories/operating­systems[8] http://www.medicalelectronicsdesign.com/categories/software[9] http://code.google.com/policies.html[10] http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/