數(shù)十億個(gè)傳感器監(jiān)控著世界各地醫(yī)院和診所的患者。甚至在 COVID-19 大流行爆發(fā)之前，醫(yī)療保健在一定程度上已經(jīng)超出了醫(yī)療設(shè)施，延伸到了家庭和工作場(chǎng)所。在臭名昭著的 2020 年春天，向更遠(yuǎn)程監(jiān)控、護(hù)理和治療的緩慢轉(zhuǎn)變迅速加速。

從設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的角度來(lái)看，為急救人員、老年人和健身開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的公司面臨著同樣的挑戰(zhàn)和要求。用于收集健康或健身數(shù)據(jù)的主要產(chǎn)品組之一是智能手表或健身腕帶。Apple Watch 配備內(nèi)置心率傳感器，該傳感器使用紅外線(xiàn)和可見(jiàn)光 LED 和光電二極管。它還使用位置和加速度傳感器來(lái)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)。其他制造商采用類(lèi)似的技術(shù)。以下是專(zhuān)為醫(yī)療保健監(jiān)控設(shè)計(jì)的各種傳感器解決方案。

開(kāi)發(fā)可穿戴健康監(jiān)測(cè)器

由于當(dāng)今消費(fèi)者的期望包括附加功能、更長(zhǎng)的電池壽命和更小的尺寸，為智能手表和其他可穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)電源電路可能是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

Toshiba的SmartWatch Solution提供了一個(gè)基于 Toshiba 分立元件的參考設(shè)計(jì)，選擇這些元件是為了在更小的封裝中獲得更高的性能（圖 1）。東芝提供廣泛的元件組合，例如微型 MOSFET、二極管和晶體管，以及功能豐富的集成電路，例如低壓差穩(wěn)壓器 (LDO) 穩(wěn)壓器、負(fù)載開(kāi)關(guān)和智能eFuse IC，所有這些都旨在增加可用電路板空間，減少無(wú)源電流消耗，并確保較長(zhǎng)的電池壽命。

圖 1：東芝智能手表解決方案的方框圖，這是一種基于東芝分立元件的參考設(shè)計(jì)，選擇它是為了在更小的封裝中獲得更高的性能。（來(lái)源：貿(mào)澤電子）

它不一定是功能齊全的智能手表。無(wú)論最終設(shè)計(jì)應(yīng)該是什么樣子，傳感器融合都是可穿戴健康監(jiān)測(cè)器的關(guān)鍵。一個(gè)好的開(kāi)發(fā)起點(diǎn)是MikroE 傳感器 Click 板，例如用于開(kāi)發(fā)心電圖 (ECG) 和心率應(yīng)用的ECG 6 Click （圖 2）。click 配備Maxim Integrated MAX86150反射式心率監(jiān)測(cè)器和醫(yī)用級(jí)脈搏血氧儀。該板包含一個(gè)集成的 ECG、脈搏血氧儀、心率監(jiān)測(cè)傳感器模塊。ECG 6 Click 適用于健身輔助設(shè)備、可穿戴設(shè)備、智能手機(jī)和平板電腦。

圖 2：MikroE ECG Click 板用于開(kāi)發(fā)心電圖和心率應(yīng)用。（貿(mào)澤電子）

Maxim Integrated 的生物傳感器模塊 MAX86150 在單個(gè)集成封裝中提供光電體積描記圖 (PPG) 和 ECG 測(cè)量。它結(jié)合了內(nèi)部 LED、光電探測(cè)器和 ECG 模擬前端 (AFE)，以緊湊、節(jié)能的設(shè)計(jì)提供經(jīng) FDA 認(rèn)證的 PPG 和 ECG 性能。ECG 功能針對(duì)干電極操作進(jìn)行了優(yōu)化。

兩種不同的功能——脈搏血氧儀和心率監(jiān)測(cè)——集成在MAX30102傳感器上。該器件包括內(nèi)部 LED、光電探測(cè)器、光學(xué)元件和具有環(huán)境光抑制功能的低噪聲電子設(shè)備。

該傳感器可以使用 MAX30102 評(píng)估套件進(jìn)行評(píng)估，它是主板 USBOSMB 和子板 MAX30102DBEVKIT 的組合，其中包括 MAX30102 和加速度計(jì)（圖 3）。該評(píng)估套件由USB電源供電，為傳感器產(chǎn)生+1.8V，為MAX30102的內(nèi)部LED產(chǎn)生+4.5V，為加速度計(jì)產(chǎn)生+3.3V。

圖 3：MAX30102 評(píng)估套件由 USB 電源供電，為傳感器產(chǎn)生 +1.8V，為 MAX30102 的內(nèi)部 LED 產(chǎn)生 +4.5V，為加速度計(jì)產(chǎn)生 +3.3V。（貿(mào)澤電子）

云中的醫(yī)療數(shù)據(jù)？

收集數(shù)據(jù)只是第一步。要使用它們，需要由人類(lèi)醫(yī)生或人工智能進(jìn)行傳輸和解釋。與許多其他應(yīng)用程序一樣，基于云的解決方案可能是可行的方法。在醫(yī)療保健領(lǐng)域采用云計(jì)算有優(yōu)勢(shì)，但也存在相當(dāng)大的障礙。云采用的最大挫折是與之相關(guān)的可能安全風(fēng)險(xiǎn)。患者數(shù)據(jù)本質(zhì)上是敏感的，需要保護(hù)云托管的醫(yī)療保健數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)加密、使用安全密鑰進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)以及使用區(qū)塊鏈保護(hù)數(shù)據(jù)是醫(yī)療機(jī)構(gòu)確保敏感患者數(shù)據(jù)安全的方式。

醫(yī)療保健數(shù)據(jù)和相關(guān)應(yīng)用程序必須遵守多項(xiàng)數(shù)據(jù)監(jiān)管法律，例如 HIPAA、HITECH 和 GDPR。醫(yī)療保健提供商必須確保遵守云托管數(shù)據(jù)，這不是一件容易的事。