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遠程醫(yī)療方式正在顛覆傳統(tǒng)的醫(yī)療行業(yè)，主要有三大驅(qū)動力：首先，關(guān)鍵生命體征傳感技術(shù)的創(chuàng)新加速了人們對醫(yī)療數(shù)據(jù)的采集，也使得人們對醫(yī)療健康監(jiān)護的獲取有了更全面的途徑，可穿戴醫(yī)療健康設備持續(xù)的新增更多臨床檢測功能，使遠程病人監(jiān)護有了更全面、更綜合的方案；第二，醫(yī)療健康費用方面，全球的總體花費遭遇通貨膨脹的速度增加，當前的總量約9萬億美元，遠程病人監(jiān)護能有效降低醫(yī)療成本，不管從近期還是遠期來說，都能改善健康護理的結(jié)果，并且提高生活質(zhì)量；第三，傳統(tǒng)的醫(yī)療健康護理一直集中在特定的醫(yī)療機構(gòu)，這就意味著病患必須到這些場所才能獲取相關(guān)的監(jiān)測或者治療，去中心化的醫(yī)療健康護理將會提升便捷度，并且可以做到早期檢測，離成功治愈更近一步。
在這些驅(qū)動力之下，支撐遠程醫(yī)療實現(xiàn)的可穿戴醫(yī)療產(chǎn)品這幾年呈快速發(fā)展態(tài)勢。市場研究公司Yole Developpement 2020年的報告顯示，醫(yī)療健康可穿戴產(chǎn)品的市場規(guī)模預計將從2019年的3.47億件持續(xù)增長到2025年的7.54億件，年復合增長率達到14%，主要驅(qū)動力來自醫(yī)療類穿戴和消費類穿戴兩大市場對多項關(guān)鍵生命體征監(jiān)測的需求。
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日前，Maxim Integrated電池電源方案事業(yè)部執(zhí)行總監(jiān)Karthi Gopalan在采訪中表示，生活和消費電子設備正在加入更多的醫(yī)療追蹤功能以獲得更大的市場占有率，與此同時，傳統(tǒng)的醫(yī)療器械廠商也在積極地制造外觀時尚、更像是消費電子的設備，兩個市場正在逐漸靠攏、融合。Maxim Integrated工業(yè)與醫(yī)療健康事業(yè)部醫(yī)療健康產(chǎn)品線總經(jīng)理Andrew Baker也認為，可穿戴設備會越來越多去獲取相關(guān)醫(yī)療部門監(jiān)管的認證，消費類和醫(yī)療類的界限會變得越來越模糊。
融合了醫(yī)療追蹤功能的可穿戴設備，當前主要面臨五大挑戰(zhàn)：佩戴的舒適性、測量精度、電池壽命、充電時間、以及集成更多監(jiān)測功能之后所需提供的全方位的數(shù)據(jù)。這對模擬前端、電源管理芯片都帶來了全新的挑戰(zhàn)。Maxim如何幫助可穿戴設備廠商應對這些挑戰(zhàn)？
單片可測量四項生命體征信號的模擬前端MAX86178
Maxim日前推出MAX86178三系統(tǒng)生命體征模擬前端(AFE)，一片即可測量四項生命體征信號，能夠簡化可穿戴遠程病人監(jiān)測(RPM)設備的設計。這一高度集成的方案，與傳統(tǒng)分立式方案相比，新方案尺寸縮小了30%；與上一代模擬前端MAX86176相比，在測量心率和SpO2的光學PPG子系統(tǒng)、單導聯(lián)ECG子系統(tǒng)基礎(chǔ)上，新增了測量呼吸率的生物電勢和生物阻抗(BioZ)子系統(tǒng)，可提供更為豐富的數(shù)據(jù)。
MAX86178在2.6mm x 2.8mm的封裝內(nèi)集成了PPG、ECG和BioZ三種測量系統(tǒng)，可獲取四項常見生命體征：心電圖(ECG或EKG)、心率(ECG或光學PPG)、血氧飽和度(SpO2)和呼吸率(采用BioZ)。此外，MAX86178還支持光學PPG和ECG同步定時，幫助測量衍生健康指標。
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Andrew Baker認為，可穿戴醫(yī)療設備的長期佩戴對很多慢性病的監(jiān)測非常有幫助，成本低，效果好，用戶的接受度也高。它提供的實時測量數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)在醫(yī)療數(shù)據(jù)分析中至關(guān)重要，進而可以轉(zhuǎn)化為具體有用的可執(zhí)行結(jié)論，讓每一個個體在自己的潛在健康問題累計發(fā)展成慢性病之前，清楚地認識到這些健康風險。如果能將現(xiàn)在的測量方式從現(xiàn)在需要病人主動配合，變成更多無感知的被動式測量，就能夠更好的增加用戶黏性。
考慮到下一代可穿戴PRM需要工作在較低功耗，來支持使用更小的電池或延長電池壽命，滿足更方便的充電要求。為了支持超低功耗特性，MAX86178還為每個子系統(tǒng)提供了可配置的選項，以優(yōu)化具體應用場景下的電池壽命。同時，ADI還提供MAX20343升/降壓調(diào)節(jié)器，以及MAX20360電源管理IC作為MAX86178的電源優(yōu)化方案。
單電感多輸出(SIMO)電源管理IC MAX77659
在電源管理方面，Maxim最新推出的單電感多輸出(SIMO)電源管理IC MAX77659提供更高的集成度，它集成了開關(guān)模式升/降壓充電器，能夠?qū)⒖纱┐骱投魇皆O備充電的速度提高4倍，只需充電10分鐘即可為可穿戴、耳戴式和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設備提供超過4小時的續(xù)航時間，而傳統(tǒng)方案在充電后只能提供1.5小時續(xù)航時間。
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據(jù)Karthi Gopalan介紹，MAX77659 SIMO PMIC提供三個獨立可編程升/降壓調(diào)節(jié)器，共享同一個電感，可最大程度減小方案總尺寸。調(diào)節(jié)器在中、高負載條件下的效率高達91%，輕載條件下的靜態(tài)電流僅為5μA，從而有效延長電池壽命。MAX77659 SIMO PMIC支持自主裕量控制，最大程度降低壓降從而減少熱損耗，同時為調(diào)節(jié)充電電流提供足夠裕量。 ?
MAX77659采用微小尺寸30焊球晶圓級封裝(WLP)，尺寸為2.55 mm x 2.37mm。單電感的采用和集成式充電器將材料清單減少60%，方案總尺寸僅為22mm2，減小50%。
“隨著由電池供電的便攜式診斷儀器不斷涌現(xiàn)，對于電源管理和生物傳感器協(xié)同工作的創(chuàng)新成為了電源系統(tǒng)設計師必須要考慮的一個課題。這意味著設計人員需要在不犧牲傳感器信號精確度的情況下，實現(xiàn)最少的功耗和最小的外形尺寸?！盞arthi Gopalan認為。
ADI與Maxim將發(fā)揮互補優(yōu)勢，迎接復雜系統(tǒng)設計挑戰(zhàn)
Maxim與ADI在汽車、工業(yè)、通信以及醫(yī)療健康領(lǐng)域都有很強的滲透率，雙方目前正處于合并過渡階段。在采訪中，Maxim方面表示，接下來將會在如何發(fā)揮互補技術(shù)優(yōu)勢方面做出更大努力。
可以預見的是，未來的可穿戴設備將能夠提供全面的遠程健康監(jiān)護，更好地監(jiān)測關(guān)鍵生命體征，服務于疾病的預測、預防以及慢性病的管理。在可穿戴醫(yī)療設備中融合更多傳感器、提供更為全面的數(shù)據(jù)信息過程中，模擬前端、電源管理都是系統(tǒng)設計的重點。Andrew Baker表示，在融合了更多傳感器的設計中，需要考慮不同通道信號類型之間的干擾、多個信號之間的同步，并且，系統(tǒng)噪聲要足夠小，要更為慎重地考慮系統(tǒng)供電設計。
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