智能医疗保健设备的设计实例

无线物联网（IoT）技术的快速发展，正在为医疗保健行业带来革命性的变革。智能医疗设备具有小型化设计和无线连接的特点，实现了患者的远程监测、精准诊断和个性化治疗。这一趋势将塑造未来医疗领域的发展，提供更高效、更智能和更安全的医疗保健解决方案。本文将为您介绍一些智能医疗保健设备的设计实例，以及SiliconLabs（芯科科技）、艾睿电子、eInfochips将如何协助客户开发相关的医疗保健设备。

智能医疗保健设备提升医疗服务的质量和效率

智能医疗保健设备的快速发展得益于物联网(IoT)、人工智能(AI)、传感器技术和数据分析等技术的结合。这些产品旨在提升医疗服务的质量和效率，为医疗行业提供更精确、便捷的解决方案。

智能医疗保健设备的发展主要得力于物联网技术，物联网赋能智能医疗设备，使其能够实时监控和采集患者的生理数据，如血压、心率、血糖水平等。运用无线通信技术，这些设备可将数据传输到云端或医生的终端，方便进行远程监控和数据分析。 此外，先进的传感器已被广泛应用于智能医疗设备中，促进实现更准确的健康监测。例如，穿戴式设备利用生物传感器监测心电图（ECG）、血糖值、血氧饱和度和运动状态，帮助预测健康问题。

另一方面，结合人工智能和大数据分析，AI可通过分析大量的健康数据，从而实现更准确的诊断和个性化治疗建议。基于机器学习的算法能够检测异常数据模式，识别潜在疾病，并在问题出现之前发出警告。此外，随着通信技术的进步，远程医疗得到了快速发展。移动健康应用程序和远程诊疗设备，使得患者可以随时随地与医生进行交流，特别是在偏远地区，减少了就医不便。

在上述这些技术的发展支持之下，智能医疗设备市场的规模持续增长，据统计，到2030年，智能医疗设备市场有望突破千亿美元规模。目前主要的产品领域涵盖穿戴式健康设备，包括智能手表、健身跟踪器等，可用于监测像是心率、睡眠、血压等数据。此外，如智能心脏起搏器、血糖监测仪等植入式设备，可用于持续监测患者的健康状况。也有一些属于远程医疗设备，包括视频会议诊断工具、智能血压计和血氧仪，帮助医生远程诊断和监控患者。

智能医疗设备的主要市场驱动因素很大程度上归因于人口老龄化，全球人口老龄化和合并症问题加剧，慢性病患者人数增多，推动了对远程监测和智能健康管理的需求。此外，个性化医疗的需求加剧，患者希望获得更精准和个性化的医疗服务，推动了智能医疗技术的应用。另一方面，多个国家推出了数字健康相关的政策，鼓励远程医疗和数字医疗设备的研发与应用。     

随着技术的不断进步和市场需求的增加，智能医疗保健设备的应用将更加广泛。未来，这些产品将在提高患者生活质量、减轻医疗系统负担、推动精准医疗方面发挥更加重要的作用。

多功能蓝牙SoC帮助贴片式胰岛素泵开发 

由于对安全、可靠和无线连续血糖监测（CGM）设备的需求激增，促使糖尿病管理领域经历了一场革命，这些设备可以与患者的生活无缝集成，推动了贴片式胰岛素泵技术的进步。    举例来说，Silicon Labs（芯科科技）为韩国医疗物联网创新企业CareMedi公司提供BG22小型化蓝牙SoC，帮助其开发新一代的贴片式胰岛素泵，大幅提升智慧医疗照护设备的应用价值。与传统贴片式泵相比，其药物容量大1.5倍，尺寸仅有11毫米厚，20克重，佩戴舒适，并具备IP48级防水设计，支持舒适的日常活动，以及各种户外活动。

CareMedi的CareLevo是一种革命性的可穿戴设备，由一款用户友好的智能手机应用过程控制，是世界上首款贴片式胰岛素泵，采用CareMedi原创的PEOP电渗泵技术开发的超小型、低功耗电渗泵，具有3mL储药器，药物注射精度在±5%以内。电渗泵通过向多孔膜的两端施加电压来驱动。通过优先考虑精准的胰岛素输注、延长使用周期、提高经济效率和易用性，这项突破性技术可以显着改善糖尿病患者的生活质量。

CareMedi将Silicon Labs的多功能BG22蓝牙SoC集成到其CareLevo设备中，使其成为市场上又轻又薄的无线控制计量泵系统。BG22在将CareLevo的电池性能显著提高30%方面发挥了关键作用。这款轻薄的可穿戴泵系统采用低功耗技术，可以输送3 mL（300单位）药物，功耗在3 mA·h以内。     

智能、小型且安全的心电图系统参考设计

心电图（ECG）是一种记录心脏电生理活动的医学测量。几十年来，心电图已广泛用于诊断和监测一系列心脏疾病。然而，随着人工智能（AI）、无线通信和低功耗集成电路（IC）等现代技术在更小的外形尺寸上的集成，心电图可以彻底改变心脏护理领域。     

艾睿电子通过聚合和集成不同的技术和服务，帮助客户开发融合人工智能、无线通信和其他高级功能的联网心电图设备。艾睿电子推出的ECG系统参考设计由三个主要模块组成，包括模拟前端、处理接口和电源管理单元。模拟前端模块负责采集、过滤和调节来自患者身体的心电图信号。处理接口块对采集的信号进行数字信号处理和分析，以提取相关的诊断信息。最后，电源管理单元调节心电图系统的电源并确保安全运行。

这个ECG系统参考设计采用先进数字信号适配器和算法，显着提高了心电图机的信号质量和准确性。通过利用这些技术，心电图机可以减少所需的物理元器件数量，从而使设备更加紧凑和便携。物理元器件的减少还有助于降低设备的总体成本，使其更容易被更广泛的医疗机构和专业人员使用。

该参考设计使用模拟前端（AFE）来消除噪声，简化采集和确保高质量ECG信号的任务，并通过直接在MCU上运行的AI模型，边缘设备可以做出智能决策，而无需发送数据到云端或远程的服务器进行处理。此外，还使用低功耗蓝牙（BLE）作为ECG设备上的无线通信协议，具有功耗非常低、安全可靠的无线连接，结合受到广泛采用的BLE无线通信标准，并可允许患者使用智能手机或平板电脑连接到心电图设备，并实时查看心电图数据。

此外，该参考设计还结合高效的电源管理，采用USB-C可以提供电源和数据通信，并包含电池可在断电时提供备用电源，还可以消除电源波动并减少PMIC的压力，从而提高整体系统稳定性。此外，它还具有电量计可准确测量电池的充电状态，并向系统提供有关剩余电量的信息。   

提供全面性医疗保健设备的设计服务

eInfochips是艾睿电子的子公司，提供全面性的医疗保健产品设计服务，eInfochips专注在医疗保健设备设计服务，包括医疗保健设备的各种子系统组件，像是机械系统中的外壳、线束／电缆、电极，硬件／电气系统中的传感器／换能器／混合信号／模拟设计、电机驱动／执行器、基于光学／视觉的技术，以及嵌入式软件／固件系统中的电源管理、实时操作系统／固件、DSP／算法／软件，还有数字／独立软件中的用户界面／显示系统、云／数据分析、移动／网络应用程序等，eInfochips在所有的这些领域都拥有强大的设计能力。    

医疗保健设备的产品开发生命周期（PDLC）与其他消费产品有所不同，医疗PDLC的差异化方面在于强调患者安全，并且还衍生出医疗器械的分类。eInfochips能够确保客户的项目参与符合这种严格要求，并在医疗保健设备设计典型的监管框架上，能够提供医疗设备硬件和软件的设计、开发、原型和文档服务。

eInfochips医疗保健设备设计服务是针对各种产品工程服务，像是设备工程中的概念产品设计（电气、机械和软件／固件）、可用性工程、详细的产品设计（系统／子系统设计和集成、BOM、外形尺寸）、维持工程、人为因素、产品合规性测试和认证、网络安全产品开发生命周期。

在数字健康工程领域，eInfochips提供全面的服务，包括医疗保健应用现代化、生命周期管理，以及网页、移动、云和桌面应用程序的维护。它们的专业知识通过人工智能／机器学习模型的集成、创建和优化，扩展到数据洞察和分析。此外，eInfochips还提供基于云和本地的医疗保健服务，确保符合网络安全标准以及HIPAA和GDPR法规。它们的产品还包括数字实验室服务、连网健康和物联网平台、用户接口和用户体验设计，以及连接健康系统的互操作性、临床环境中的电子健康记录（HER）和电子病历（EMR）、成像和诊断以及更多应用。

此外，eInfochips在临床、监管和合规领域提供高质量的系统和服务。它们支持特定国家和地区的监管事务，包括向公告机构提交设计历史文件（DHF），以及协调提交的流程。它们的产品还包括通过差距分析、DHF、RMF、DMR创建和重新提交，来遵守欧盟医疗器材法规（MDR）。此外，eInfochips确保遵守欧盟体外诊断法规（IVDR），进行临床试验和验证研究，并提供上市后监测（PMS）服务，它们还专门撰写临床评估报告（CER）和产品修复。     

在测试和智能自动化领域，eInfochips提供全面的服务，包括系统和软件测试、验证和确认测试（非正式和正式）、测试自动化和框架开发、产品功能测试、回归测试和漏洞评估和渗透测试（VAPT）等。在制造业领域，eInfochips提供电子制造、机械制造、包装和标签以及积层制造等服务。

结语

无线物联网技术正以前所未有的速度推动智能医疗保健设备的创新与发展。通过小型化、智能化和安全性的提升，这些产品不仅改善了患者的医疗体验，还显着提高了诊疗的效率与精确度。未来，随着技术的进一步成熟和普及，智能医疗设备将继续在提升患者生活质量、优化医疗资源利用和推动高端的健康管理智能化等方面发挥重要作用，为医疗行业带来持续的深远影响。

本文转载自艾睿电子微信公众号