基于MAX86178設計下一代可穿戴設備遠程患者監(jiān)護

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。這意味著與傳統醫(yī)療保健體系的明顯決裂，在傳統的醫(yī)療保健體系中，需要護理的患者會與醫(yī)生預約，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(yī)生的出診。它還為醫(yī)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(yī)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(jiān)護的整體方法，正如該集團最近的新聞發(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備市場將以14%的復合年增長率(CAGR)增長。2019年，可穿戴醫(yī)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(yī)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(jiān)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(yè)和醫(yī)療保健業(yè)務部門執(zhí)行業(yè)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(yī)院或醫(yī)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(yī)用可穿戴胸貼等設備每天每分鐘都在持續(xù)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(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（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(yī)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(jiān)測系統，從而降低了每年的醫(yī)療保健成本，這些設備可在家中或辦公室連續(xù)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(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程監(jiān)控系統的框圖。

圖2:基于MAX86178的遠程監(jiān)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(yè)務部門執(zhí)行董事Karthi Gopalan表示:“當平臺上有開關調節(jié)器時，每個開關調節(jié)器通道都需要一個非常龐大的電感和其他分立元件。“然而，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(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集成了三個獨立可編程的降壓升壓調節(jié)器，所有調節(jié)器共用一個電感，以最小化解決方案的總尺寸。這些調節(jié)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(tài)電流，從而延長了電池壽命。

圖3: MAX77659框圖（來源:ADI公司)

Gopalan總結道，“由于集成式開關調節(jié)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(jié)充電電流。”

審核編輯 黃宇