智能可穿戴醫療保健設備及典型架構
可穿戴醫療保健設備可定義為能夠自動、智能、無創地執行特定醫療監控、支持目的的設備。“可穿戴”一詞說明該設備要么直接佩戴于人體上,要么是一件類似于衣服的物品,并且具有適當的設計,支持其用作可穿戴配件。廣義上講,這要求該設備具有極小的尺寸和重量,功能自主,自備電源,易于使用,而且穿戴舒適。
智能可穿戴醫療保健設備有多種類型,如腕帶、手表、眼鏡和其他可穿戴類型。執行的功能有計步器、心率監測、運動記錄、生物電位測量、生物阻抗測量、血氧測量等等。
智能可穿戴醫療保健設備是傳統醫療設備的延伸。通常的醫院用醫療設備體型巨大、結構復雜且功耗很高,旨在用于高精度臨床應用。隨著傳感器和半導體技術的發展,器件尺寸和功耗比原來小得多,使得可穿戴設備變為現實。醫院臨床使用的許多技術已從醫院走向家庭,或者變為各種可穿戴設備。智能可穿戴醫療保健設備通常是無創式生命體征監護設備,易于使用和穿戴。為了提升用戶體驗,重量越輕、功耗越低越好。另外還要提供與其他消費電子設備的連接能力。
設計考慮和主要挑戰
尺寸非常重要。大部分可穿戴設備都很輕,而且尺寸越來越小
更小的封裝
采用先進封裝技術以提高集成度
外部元件越少越好
超低功耗
功耗對于用戶體驗至關重要,越低越好
由于系統尺寸原因,電池大小有限
低靜態電流芯片有利于實現低功耗,延長待機時間
可穿戴設備通常需要低功耗MCU
可穿戴設備需要低功耗連接技術
易于使用
防止誤操作的設計
高度可靠、高靈敏度的傳感器設計
適應各種環境
良好的機械設計,防止設備受損
有時候設備需要防水
多傳感器融合
選擇具有良好生物兼容性的傳感器材料
低功耗下具有高靈敏度
需要低功耗藍牙、WIFI連接以訪問其他智能設備
數據同步和應用程序自動升級
人體工程學設計
高可靠性
傳感器技術
連接技術
ADI的整體解決方案
ADI提供大量的高集成度AFE、運動傳感器、低功耗MCU和電源管理解決方案,使可穿戴設備的產品質量和可靠性達到最佳程度。此外,ADI還提供評估板、仿真工具和應用專業技術,為客戶的設計和開發工作提供支持
注:上述信號鏈代表智能可穿戴醫療保健設備系統。在具體設計中,模塊的技術要求可能不同,但下表列出的產品代表了滿足部分要求的ADI解決方案。
微處理器 ADuCM350/ADuCM360
ECGAFE AD8232/ADAS1000
光學AFE ADPD142
運動傳感器 ADXL345/ADXL362
電容傳感器 AD7147
模數轉換器 AD7091R/AD7124-4/AD7915
無線 ADF7020/ADF7024/ADF7241
音頻 SSM2518
電池充電器 ADP5090/ADP5061
LDO ADP160/ADP165
DC-to-DC降壓 ADP5301/ADP2102
DC-to-DC升壓 ADP1607/ADP1612
DC-to-DC降壓/升壓 ADP2503/ADP2504