基于MAX86178設(shè)計下一代可穿戴設(shè)備遠(yuǎn)程患者監(jiān)護(hù)

在醫(yī)療保健行業(yè)，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(jié)果的方法。一個越來越受歡迎的主題是走向分散的醫(yī)療保健系統(tǒng)。這意味著與傳統(tǒng)醫(yī)療保健體系的明顯決裂，在傳統(tǒng)的醫(yī)療保健體系中，需要護(hù)理的患者會與醫(yī)生預(yù)約，然后去醫(yī)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(xiàn)之前。這是分散式醫(yī)療保健概念的重要組成部分，是一種以較低成本實(shí)現(xiàn)更好、更快結(jié)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(yī)生的出診。它還為醫(yī)生提供了實(shí)時數(shù)據(jù)，可以查看這些數(shù)據(jù)以進(jìn)行早期疾病檢測。

ADI公司正通過先進(jìn)的醫(yī)療保健解決方案應(yīng)對這一市場。這篇文章描述了下一代可穿戴設(shè)備如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程患者監(jiān)護(hù)的整體方法，正如該集團(tuán)最近的新聞發(fā)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(shè)備市場將以14%的復(fù)合年增長率(CAGR)增長。2019年，可穿戴醫(yī)療保健產(chǎn)品的出貨量為3.47億件，而分析師預(yù)計到2025年將增加到7.54億件。盡管這些設(shè)備中有許多是消費(fèi)類設(shè)備，但可穿戴醫(yī)療設(shè)備的市場滲透率正在增加，如所示圖1。消費(fèi)產(chǎn)品的例子是可以檢測心跳和氧飽和度的手腕可穿戴設(shè)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(yuǎn)程患者監(jiān)護(hù)(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(yè)和醫(yī)療保健業(yè)務(wù)部門執(zhí)行業(yè)務(wù)經(jīng)理Andrew Burt說，Maxim Integrated現(xiàn)在是ADI公司的一部分在疫情時代，RPM允許在病人不去醫(yī)院或醫(yī)生的情況下收集數(shù)據(jù)，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(yī)用可穿戴胸貼等設(shè)備每天每分鐘都在持續(xù)測量和收集數(shù)據(jù)。然后，通過智能手機(jī)，這些設(shè)備將批量采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，使心臟病專家能夠檢測到房顫（或AFib）等疾病的發(fā)作。

MAX86178

該模擬前端（AFE）在單芯片中集成了三種測量系統(tǒng)（光學(xué)、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(xué)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(shí)現(xiàn)同步光學(xué)PPG和心電圖計時，以獲得健康指標(biāo)。

通過使用該解決方案，醫(yī)療設(shè)備設(shè)計人員用更小、更低功耗的無線設(shè)備取代了傳統(tǒng)的基于辦公室的健康監(jiān)測系統(tǒng)，從而降低了每年的醫(yī)療保健成本，這些設(shè)備可在家中或辦公室連續(xù)佩戴。MAX86178三重系統(tǒng)AFE在單個芯片中集成了三個臨床級子系統(tǒng)。它還通過集成光學(xué)PPG子系統(tǒng)來測量心率和SpO，從而取代了分立的實(shí)施方案2，一個單導(dǎo)聯(lián)ECG子系統(tǒng)，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(tǒng)。使用小尺寸設(shè)備檢測生命體征，將先進(jìn)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(xiàng)，可針對特定使用情況優(yōu)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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的框圖。

圖2:基于MAX86178的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)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(yīng)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(shè)備具有集成的開關(guān)模式降壓升壓充電器，據(jù)稱可以比市場上任何其他PMIC更快、更小地為可穿戴設(shè)備、助聽器和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備充電。

Maxim Integrated（現(xiàn)已成為ADI公司的一部分）多功能電源、電池電源解決方案業(yè)務(wù)部門執(zhí)行董事Karthi Gopalan表示:“當(dāng)平臺上有開關(guān)調(diào)節(jié)器時，每個開關(guān)調(diào)節(jié)器通道都需要一個非常龐大的電感和其他分立元件?！叭欢覀兊膯坞姼卸嗦份敵黾夹g(shù)可以用一個單電感提供三個開關(guān)輸出。我們已經(jīng)與這一特定系列的產(chǎn)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(nèi)置開關(guān)充電器的MAX77659 SIMO PMIC使該設(shè)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(diào)節(jié)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(dú)立可編程的降壓升壓調(diào)節(jié)器，所有調(diào)節(jié)器共用一個電感，以最小化解決方案的總尺寸。這些調(diào)節(jié)器在中到重負(fù)載條件下以91%的效率工作，而在輕負(fù)載條件下僅消耗5μA的靜態(tài)電流，從而延長了電池壽命。

圖3: MAX77659框圖（來源:ADI公司)

Gopalan總結(jié)道，“由于集成式開關(guān)調(diào)節(jié)器具有極高的效率，因此在中到重負(fù)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(fù)載條件下，電流消耗低至5 A。我們還實(shí)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(diào)節(jié)充電電流。”

審核編輯 黃宇