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可穿戴医疗保健监视平台

本文摘要:半导体技术的变革让轻巧、尺寸小的可穿着超强低功耗电池供电嵌入式系统沦为有可能。这些系统一般来说具备功能强大的超强低功耗微控制器,其相连一组非常复杂的传感器,同时通过到外部系统的低功耗RF链路展开通信。功能强大的超强低功耗微控制器、超强低功耗仿真身体信号传感器和创新型电源与电池管理电路结合,联合推展了可穿着医疗保健市场的发展。 可穿着式医疗设备可以监测身体信号多年,为医师获取简单的身体健康临床信息。 某种程度的监测设备还被应用于到了高性能运动应用于中,协助优化身体机能。

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半导体技术的变革让轻巧、尺寸小的可穿着超强低功耗电池供电嵌入式系统沦为有可能。这些系统一般来说具备功能强大的超强低功耗微控制器,其相连一组非常复杂的传感器,同时通过到外部系统的低功耗RF链路展开通信。功能强大的超强低功耗微控制器、超强低功耗仿真身体信号传感器和创新型电源与电池管理电路结合,联合推展了可穿着医疗保健市场的发展。  可穿着式医疗设备可以监测身体信号多年,为医师获取简单的身体健康临床信息。

某种程度的监测设备还被应用于到了高性能运动应用于中,协助优化身体机能。可穿着身体信号监控产品现在需要以更加较低的价格为身体健康和机能优化市场的用户获取同类型的信息。  对于身体健康感测和监测,一般在临床环境下监控的信号完全都可以通过可穿着产品取得。

这些传统信号还包括:脉搏/心率;血氧;压力;心电图(EKG/ECG);体温;紫外线(皮肤曝露)  图1可穿着医疗保健监控平台框图  可穿着医疗保健监控平台系统包含  这个系统由高性能、简单集成电路构建。系统中IC的功率早已获得优化,可以使用小巧的轻质可充电锂离子电池或可替换的不能电池纽扣电池获取身体信号监测功能。  虽然许多产品的主要特性是通过固件算法来构建的,但物理设计获取了一个平台来支撑这些特性。

一旦平台研发已完成,它就可以新的用作各种有所不同的产品。  电源和电池管理  功率对于任何可穿着医疗保健平台而言都是一个十分最重要的方面。

这类产品必需小巧,而且不是侵入性的,因此必需使用十分小而轻巧的电池。电池的能用电荷与平台的功耗特性要求了产品的可用性。人们一般来说期望任何可穿着产品最少可以工作一天才必须电池。

使用不能充电电池的产品应当具备数月的电池寿命。  对于使用可充电电池的设备,电池管理系统必需还包括1个电池充电器和1个电池电量计。

电池管理系统必需容许设备边电池边工作。  由于电池是一个电压输入大大上升的电压源,因此电源系统必需需要调节电池电压。稳压器的效率必需很高,以便将电荷利用最大化,并且还必需获取设计所须要数量的轨道。

可充电锂电池的能用电压范围为4.2V~3.2V。大多数可穿着产品都用于高于单节锂电池低于电荷的主电源轨,所以可穿着设计中的主轨来自于升压稳压器。可穿着产品中的某些功能必须的电压电平有可能低于单节电池获取的。

为了获取这些电压电平,电源管理功能必需最少所含1个降压稳压器。所须要电源轨的数目各不相同设备的功能,但是为了构建最佳效率,它必须尽量减少所须要电源轨道的数目。

  处理器  为该应用于自由选择微控制器时,用电量和处置能力是最重要的决定因素。应当使用一种系统分区策略来要求哪些系统功能最差要构建到微控制器中,哪些则可以从外部处置。因为可穿着身体健康设备对加载身体信号,所以任何片上数据仿真电路的功能也要考虑到在内,方可保证它们能精确处置低级身体信号。

  对于微控制器而言,获取2种标准化低功耗策略:  一种微控制器中包括所必须的全部或大部分仪器仿真电路;  另一种低成本微控制器不具备仪器仿真功能。  如果自由选择了成本较低的微控制器,仪器信号切换必需在外部信号处理链上展开,以数字方式将传感器信号输出到微控制器中。超小、高精度、低功耗仿真电路能用来反对该选项。  可穿着应用于最常用的微控制器使用针对低功耗展开了优化的ARM架构。

根据器件处置拒绝的有所不同,处理器将介于16位到32位之间。处理器将统合多个功耗模式,系统软件不会具备可编程变频器和基于传感器的苏醒功能。

  传感器和传感器模块  许多传感器可用作监测可穿着器件内的身体信号。用作提供身体信号的传感器技术已问世多年,但直到最近才可以利用传感器获取较好的信号,而需要消耗大量功率。

  传感器技术可用作测量:血氧;心率;ECG/EKG;压力;温度。  来自这些传感器的电输入十分小,在毫伏范围内。然而,许多这些少见传感器已在单个PCB内统合了缩放和切换电路,这样它们就可以输入更加高级的模拟信号或者串行化数字信号。

这些传感器的模块电路专门用作超强低功耗操作者。  至于心电图传感器,这些基本上都是物理皮肤认识,收集皮肤区域周围大于的电场并将信号传输到EKG信号链上。低成本可穿着心电图仅限于2至3个接触点,并且不获取有9至11个传感器集中在身体各处并附于战略点上、成本较高的专业ECG/EKG系统的分辨率。

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  通信  现代可穿着器件一般全都获取一个微型USB端口,用作海量数据传输、固件改版和电池电池。此外,许多可穿着身体健康产品使用较低功率无线收发器,以便在用于该设备的过程中动态发送到和接收数据。

无线传输容许数据传输到更大的显示屏或者远程数据采集设备上。低功耗蓝牙就是用作该目的的新兴标准。

此外,NFC(将近场通信)获取范围受限的无线连接,非常适合较短内容传输,如配备信息和记录的数据检索。  MaximMAX66242安全性RFID标签可以检验用户身份,从而通过NFC只拒绝接受来自于已检验源的通信。  用户模块  可穿着产品的用户界面不会根据所须要功能的变化而变化。低功耗设计至关重要,所以显示器尺寸要最小化。

根据产品的有所不同,用户界面将还包括1个单行LCD显示器与几个掌控按钮。必须表明更加多信息的产品不会具备1个低功耗TFT显示器,很有可能包括触摸屏功能。  由于处置能力已显得如此低廉而又功能强大,所以许多可穿着器件最后可能会具备语音命令模块。


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