數十億個傳感器監控著世界各地醫院和診所的患者。甚至在 COVID-19 大流行爆發之前，醫療保健在一定程度上已經超出了醫療設施，延伸到了家庭和工作場所。在臭名昭著的 2020 年春天，向更遠程監控、護理和治療的緩慢轉變迅速加速。

從設計和開發的角度來看，為急救人員、老年人和健身開發應用程序的公司面臨著同樣的挑戰和要求。用于收集健康或健身數據的主要產品組之一是智能手表或健身腕帶。Apple Watch 配備內置心率傳感器，該傳感器使用紅外線和可見光 LED 和光電二極管。它還使用位置和加速度傳感器來檢測運動。其他制造商采用類似的技術。以下是專為醫療保健監控設計的各種傳感器解決方案。

開發可穿戴健康監測器

由于當今消費者的期望包括附加功能、更長的電池壽命和更小的尺寸，為智能手表和其他可穿戴設備設計電源電路可能是一項挑戰。

Toshiba的SmartWatch Solution提供了一個基于 Toshiba 分立元件的參考設計，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，例如低壓差穩壓器 (LDO) 穩壓器、負載開關和智能eFuse IC，所有這些都旨在增加可用電路板空間，減少無源電流消耗，并確保較長的電池壽命。

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計，選擇它是為了在更小的封裝中獲得更高的性能。（來源：貿澤電子）

它不一定是功能齊全的智能手表。無論最終設計應該是什么樣子，傳感器融合都是可穿戴健康監測器的關鍵。一個好的開發起點是MikroE 傳感器 Click 板，例如用于開發心電圖 (ECG) 和心率應用的ECG 6 Click （圖 2）。click 配備Maxim Integrated MAX86150反射式心率監測器和醫用級脈搏血氧儀。該板包含一個集成的 ECG、脈搏血氧儀、心率監測傳感器模塊。ECG 6 Click 適用于健身輔助設備、可穿戴設備、智能手機和平板電腦。

圖 2：MikroE ECG Click 板用于開發心電圖和心率應用。（貿澤電子）

Maxim Integrated 的生物傳感器模塊 MAX86150 在單個集成封裝中提供光電體積描記圖 (PPG) 和 ECG 測量。它結合了內部 LED、光電探測器和 ECG 模擬前端 (AFE)，以緊湊、節能的設計提供經 FDA 認證的 PPG 和 ECG 性能。ECG 功能針對干電極操作進行了優化。

兩種不同的功能——脈搏血氧儀和心率監測——集成在MAX30102傳感器上。該器件包括內部 LED、光電探測器、光學元件和具有環境光抑制功能的低噪聲電子設備。

該傳感器可以使用 MAX30102 評估套件進行評估，它是主板 USBOSMB 和子板 MAX30102DBEVKIT 的組合，其中包括 MAX30102 和加速度計（圖 3）。該評估套件由USB電源供電，為傳感器產生+1.8V，為MAX30102的內部LED產生+4.5V，為加速度計產生+3.3V。

圖 3：MAX30102 評估套件由 USB 電源供電，為傳感器產生 +1.8V，為 MAX30102 的內部 LED 產生 +4.5V，為加速度計產生 +3.3V。（貿澤電子）

云中的醫療數據？

收集數據只是第一步。要使用它們，需要由人類醫生或人工智能進行傳輸和解釋。與許多其他應用程序一樣，基于云的解決方案可能是可行的方法。在醫療保健領域采用云計算有優勢，但也存在相當大的障礙。云采用的最大挫折是與之相關的可能安全風險。患者數據本質上是敏感的，需要保護云托管的醫療保健數據。數據加密、使用安全密鑰進行訪問以及使用區塊鏈保護數據是醫療機構確保敏感患者數據安全的方式。

醫療保健數據和相關應用程序必須遵守多項數據監管法律，例如 HIPAA、HITECH 和 GDPR。醫療保健提供商必須確保遵守云托管數據，這不是一件容易的事。