基于MAX86178設計下一代可穿戴設備遠程患者監護

在醫療保健行業，人們努力尋找解決患者涌入、管理高成本和提供更好的患者結果的方法。一個越來越受歡迎的主題是走向分散的醫療保健系統。這意味著與傳統醫療保健體系的明顯決裂，在傳統的醫療保健體系中，需要護理的患者會與醫生預約，然后去醫院或診所就診。此外，降低成本的一個可能方法是在最早階段檢測疾病，有時甚至在可見癥狀出現之前。這是分散式醫療保健概念的重要組成部分，是一種以較低成本實現更好、更快結果的解決方案。一個立竿見影的好處是，患者自己定期收集生理信號，而不是僅僅依靠醫生的出診。它還為醫生提供了實時數據，可以查看這些數據以進行早期疾病檢測。

ADI公司正通過先進的醫療保健解決方案應對這一市場。這篇文章描述了下一代可穿戴設備如何實現遠程患者監護的整體方法，正如該集團最近的新聞發布會上所討論的那樣。

在2019年至2025年期間，可穿戴健康和保健設備市場將以14%的復合年增長率(CAGR)增長。2019年，可穿戴醫療保健產品的出貨量為3.47億件，而分析師預計到2025年將增加到7.54億件。盡管這些設備中有許多是消費類設備，但可穿戴醫療設備的市場滲透率正在增加，如所示圖1。消費產品的例子是可以檢測心跳和氧飽和度的手腕可穿戴設備(SpO2).

圖1:2018-2025年期間全球可穿戴市場出貨量(Mu)(來源:ADI公司)

“遠程患者監護(RPM)甚至在最近的新冠肺炎疫情之前就開始引起人們的興趣，”Maxim Integrated工業和醫療保健業務部門執行業務經理Andrew Burt說，Maxim Integrated現在是ADI公司的一部分在疫情時代，RPM允許在病人不去醫院或醫生的情況下收集數據，有助于阻止這種傳染病的傳播，我們今天仍在與這種傳染病作斗爭。"

醫用可穿戴胸貼等設備每天每分鐘都在持續測量和收集數據。然后，通過智能手機，這些設備將批量采集的數據發送到云端，使心臟病專家能夠檢測到房顫（或AFib）等疾病的發作。

MAX86178

該模擬前端（AFE）在單芯片中集成了三種測量系統（光學、ECG和生物阻抗），以獲取四種常見的生命體征:心電圖（ECG或EKG）、心率（ECG或光學PPG）、血氧飽和度（SpO2）和呼吸率（使用生物阻抗或BioZ）。該公司聲稱，MAX86178可以實現同步光學PPG和心電圖計時，以獲得健康指標。

通過使用該解決方案，醫療設備設計人員用更小、更低功耗的無線設備取代了傳統的基于辦公室的健康監測系統，從而降低了每年的醫療保健成本，這些設備可在家中或辦公室連續佩戴。MAX86178三重系統AFE在單個芯片中集成了三個臨床級子系統。它還通過集成光學PPG子系統來測量心率和SpO，從而取代了分立的實施方案2，一個單導聯ECG子系統，以及一個用于測量呼吸率的生物電勢和生物阻抗（BioZ）子系統。使用小尺寸設備檢測生命體征，將先進的多種功能裝入2.6毫米x 2.8mm毫米的封裝中。

此外，ADI公司表示，MAX86178提供超低功耗功能和可配置選項，可針對特定使用情況優化電池壽命。這使得下一代可穿戴RPMs可以在低功率下工作，從而允許使用更小的電池或延長電池壽命。圖2顯示了基于該器件的典型遠程監控系統的框圖。

圖2:基于MAX86178的遠程監控系統框圖（來源:ADI公司)

“該器件具有113dB的出色信噪比性能，這意味著它可以測量SpO2伯特說:“佩戴在手腕或胸部，適合各種不同的膚色和皮膚厚度，能夠應對各種情況?！?/p>

MAX77659

ADI公司表示，其MAX77659電源管理IC（PMIC）僅使用一個電感來提供多個輸出軌（單電感多輸出或SIMO）。該設備具有集成的開關模式降壓升壓充電器，據稱可以比市場上任何其他PMIC更快、更小地為可穿戴設備、助聽器和物聯網設備充電。

Maxim Integrated（現已成為ADI公司的一部分）多功能電源、電池電源解決方案業務部門執行董事Karthi Gopalan表示:“當平臺上有開關調節器時，每個開關調節器通道都需要一個非常龐大的電感和其他分立元件?！叭欢?，我們的單電感多路輸出技術可以用一個單電感提供三個開關輸出。我們已經與這一特定系列的產品合作了四年多，證明我們的解決方案天生體積小50%，電池壽命延長20%?！?/p>

帶有內置開關充電器的MAX77659 SIMO PMIC使該設備能夠提供（其框圖如所示）圖3）短暫充電10分鐘后，游戲時間超過4小時。MAX77659 SIMO PMIC支持自主凈空控制，通過最小化壓降來減少散熱，同時保持凈空以調節充電電流。使用單個電感可將物料清單（BOM）減少60%，并將總解決方案尺寸縮小50%。除充電器外，MAX77659 SIMO PMIC集成了三個獨立可編程的降壓升壓調節器，所有調節器共用一個電感，以最小化解決方案的總尺寸。這些調節器在中到重負載條件下以91%的效率工作，而在輕負載條件下僅消耗5μA的靜態電流，從而延長了電池壽命。

圖3: MAX77659框圖（來源:ADI公司)

Gopalan總結道，“由于集成式開關調節器具有極高的效率，因此在中到重負載條件下，它們以90%的效率工作，從而延長了電池壽命，而在輕負載條件下，電流消耗低至5 A。我們還實施了自主凈空控制，通過最大限度地降低壓降來減少散熱，同時提供足夠的凈空來調節充電電流?！?br />
審核編輯 黃宇