智能可穿戴医疗保健设备 您必须考虑的设计要素与挑战
智能可穿戴医疗保健设备及典型架构
可穿戴医疗保健设备可定义为能够自动、智能、无创地执行特定医疗监控、支持目的的设备。“可穿戴”一词说明该设备要么直接佩戴于人体上,要么是一件类似于衣服的物品,并且具有适当的设计,支持其用作可穿戴配件。广义上讲,这要求该设备具有极小的尺寸和重量,功能自主,自备电源,易于使用,而且穿戴舒适。
智能可穿戴医疗保健设备有多种类型,如腕带、手表、眼镜和其他可穿戴类型。执行的功能有计步器、心率监测、运动记录、生物电位测量、生物阻抗测量、血氧测量等等。
智能可穿戴医疗保健设备是传统医疗设备的延伸。通常的医院用医疗设备体型巨大、结构复杂且功耗很高,旨在用于高精度临床应用。随着传感器和半导体技术的发展,器件尺寸和功耗比原来小得多,使得可穿戴设备变为现实。医院临床使用的许多技术已从医院走向家庭,或者变为各种可穿戴设备。智能可穿戴医疗保健设备通常是无创式生命体征监护设备,易于使用和穿戴。为了提升用户体验,重量越轻、功耗越低越好。另外还要提供与其他消费电子设备的连接能力。
设计考虑和主要挑战
尺寸非常重要。大部分可穿戴设备都很轻,而且尺寸越来越小
更小的封装
采用先进封装技术以提高集成度
外部元件越少越好
超低功耗
功耗对于用户体验至关重要,越低越好
由于系统尺寸原因,电池大小有限
低静态电流芯片有利于实现低功耗,延长待机时间
可穿戴设备通常需要低功耗MCU
可穿戴设备需要低功耗连接技术
易于使用
防止误操作的设计
高度可靠、高灵敏度的传感器设计
适应各种环境
良好的机械设计,防止设备受损
有时候设备需要防水
多传感器融合
选择具有良好生物兼容性的传感器材料
低功耗下具有高灵敏度
需要低功耗蓝牙、WIFI连接以访问其他智能设备
数据同步和应用程序自动升级
人体工程学设计
高可靠性
传感器技术
连接技术
ADI的整体解决方案
ADI提供大量的高集成度AFE、运动传感器、低功耗MCU和电源管理解决方案,使可穿戴设备的产品质量和可靠性达到最佳程度。此外,ADI还提供评估板、仿真工具和应用专业技术,为客户的设计和开发工作提供支持。
主信号链
图1.系统框图
注:上述信号链代表智能可穿戴医疗保健设备系统。在具体设计中,模块的技术要求可能不同,但下表列出的产品代表了满足部分要求的ADI解决方案。
微处理器 ADuCM350/ADuCM360
ECGAFE AD8232/ADAS1000
光学AFE ADPD142
运动传感器 ADXL345/ADXL362
电容传感器 AD7147
模数转换器 AD7091R/AD7124-4/AD7915
无线 ADF7020/ADF7024/ADF7241
音频 SSM2518
图2.电源解决方案
电池充电器 ADP5090/ADP5061
LDO ADP160/ADP165
DC-to-DC降压 ADP5301/ADP2102
DC-to-DC升压 ADP1607/ADP1612
DC-to-DC降压/升压 ADP2503/ADP2504