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智能可穿戴医疗保健设备的设计要素、挑战及解决之道

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最後回覆由EmmaChen於2016-10-25提供

可穿戴医疗保健设备可定义为能够自主监控或支持特定医疗功能的无创式系统。“可穿戴”一词说明该设备要么是直接佩戴在人体上的设备,要么是一件衣服,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。

 

ADI可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。最新解决方案【智能可穿戴医疗保健设备解决方案】为您介绍上述产品。下载完整解决方案,请点击:http://h.analog.com/APM-WEARABLE

 

智能可穿戴医疗保健设备及典型架构

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
    • 希望外部元件越少越好
  • 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
  • 人体工程学设计
    • 易于使用
    • 防止误操作设计
    • 高度可靠、高灵敏度的传感器设计
  • 高可靠性
    • 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
  • 传感器技术
    • 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
  • 连接技术
    • 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

 

ADI公司的整体解决方案

ADI公司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公司还提供评估板、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

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图1. 系统框图

 

注释: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。

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图2. 电源解决方案

 

結果