基于MAX86178设计下一代可穿戴设备远程患者监护

在医疗保健行业，人们努力寻找解决患者涌入、管理高成本和提供更好的患者结果的方法。一个越来越受欢迎的主题是走向分散的医疗保健系统。这意味着与传统医疗保健体系的明显决裂，在传统的医疗保健体系中，需要护理的患者会与医生预约，然后去医院或诊所就诊。此外，降低成本的一个可能方法是在最早阶段检测疾病，有时甚至在可见症状出现之前。这是分散式医疗保健概念的重要组成部分，是一种以较低成本实现更好、更快结果的解决方案。一个立竿见影的好处是，患者自己定期收集生理信号，而不是仅仅依靠医生的出诊。它还为医生提供了实时数据，可以查看这些数据以进行早期疾病检测。

ADI公司正通过先进的医疗保健解决方案应对这一市场。这篇文章描述了下一代可穿戴设备如何实现远程患者监护的整体方法，正如该集团最近的新闻发布会上所讨论的那样。

在2019年至2025年期间，可穿戴健康和保健设备市场将以14%的复合年增长率(CAGR)增长。2019年，可穿戴医疗保健产品的出货量为3.47亿件，而分析师预计到2025年将增加到7.54亿件。尽管这些设备中有许多是消费类设备，但可穿戴医疗设备的市场渗透率正在增加，如所示图1。消费产品的例子是可以检测心跳和氧饱和度的手腕可穿戴设备(SpO2).

 

图1:2018-2025年期间全球可穿戴市场出货量(Mu)(来源:ADI公司)

“远程患者监护(RPM)甚至在最近的新冠肺炎疫情之前就开始引起人们的兴趣，”Maxim Integrated工业和医疗保健业务部门执行业务经理Andrew Burt说，Maxim Integrated现在是ADI公司的一部分在疫情时代，RPM允许在病人不去医院或医生的情况下收集数据，有助于阻止这种传染病的传播，我们今天仍在与这种传染病作斗争。"

医用可穿戴胸贴等设备每天每分钟都在持续测量和收集数据。然后，通过智能手机，这些设备将批量采集的数据发送到云端，使心脏病专家能够检测到房颤（或AFib）等疾病的发作。

MAX86178

该模拟前端（AFE）在单芯片中集成了三种测量系统（光学、ECG和生物阻抗），以获取四种常见的生命体征:心电图（ECG或EKG）、心率（ECG或光学PPG）、血氧饱和度（SpO2）和呼吸率（使用生物阻抗或BioZ）。该公司声称，MAX86178可以实现同步光学PPG和心电图计时，以获得健康指标。

通过使用该解决方案，医疗设备设计人员用更小、更低功耗的无线设备取代了传统的基于办公室的健康监测系统，从而降低了每年的医疗保健成本，这些设备可在家中或办公室连续佩戴。MAX86178三重系统AFE在单个芯片中集成了三个临床级子系统。它还通过集成光学PPG子系统来测量心率和SpO，从而取代了分立的实施方案2，一个单导联ECG子系统，以及一个用于测量呼吸率的生物电势和生物阻抗（BioZ）子系统。使用小尺寸设备检测生命体征，将先进的多种功能装入2.6毫米x 2.8mm毫米的封装中。

此外，ADI公司表示，MAX86178提供超低功耗功能和可配置选项，可针对特定使用情况优化电池寿命。这使得下一代可穿戴RPMs可以在低功率下工作，从而允许使用更小的电池或延长电池寿命。图2显示了基于该器件的典型远程监控系统的框图。

图2:基于MAX86178的远程监控系统框图（来源:ADI公司)

“该器件具有113dB的出色信噪比性能，这意味着它可以测量SpO2伯特说:“佩戴在手腕或胸部，适合各种不同的肤色和皮肤厚度，能够应对各种情况。”

MAX77659

ADI公司表示，其MAX77659电源管理IC（PMIC）仅使用一个电感来提供多个输出轨（单电感多输出或SIMO）。该设备具有集成的开关模式降压升压充电器，据称可以比市场上任何其他PMIC更快、更小地为可穿戴设备、助听器和物联网设备充电。

Maxim Integrated（现已成为ADI公司的一部分）多功能电源、电池电源解决方案业务部门执行董事Karthi Gopalan表示:“当平台上有开关调节器时，每个开关调节器通道都需要一个非常庞大的电感和其他分立元件。“然而，我们的单电感多路输出技术可以用一个单电感提供三个开关输出。我们已经与这一特定系列的产品合作了四年多，证明我们的解决方案天生体积小50%，电池寿命延长20%。”

带有内置开关充电器的MAX77659 SIMO PMIC使该设备能够提供（其框图如所示）图3）短暂充电10分钟后，游戏时间超过4小时。MAX77659 SIMO PMIC支持自主净空控制，通过最小化压降来减少散热，同时保持净空以调节充电电流。使用单个电感可将物料清单（BOM）减少60%，并将总解决方案尺寸缩小50%。除充电器外，MAX77659 SIMO PMIC集成了三个独立可编程的降压升压调节器，所有调节器共用一个电感，以最小化解决方案的总尺寸。这些调节器在中到重负载条件下以91%的效率工作，而在轻负载条件下仅消耗5μA的静态电流，从而延长了电池寿命。

 

图3: MAX77659框图（来源:ADI公司)

Gopalan总结道，“由于集成式开关调节器具有极高的效率，因此在中到重负载条件下，它们以90%的效率工作，从而延长了电池寿命，而在轻负载条件下，电流消耗低至5 A。我们还实施了自主净空控制，通过最大限度地降低压降来减少散热，同时提供足够的净空来调节充电电流。”

审核编辑 黄宇