延长医疗可穿戴设备的电池寿命

摘要

对于便携式医疗设备而言，需延长其电池寿命，减小其外形尺寸，从而确保患者成功使用、实现积极的医疗效果。使用纳安级功耗开关控制器MAX16164，不仅能够解决寿命及便携性问题，还将通过可编程休眠时间提供设计灵活性。

引言

健康是生活幸福满足的基础。近期，新冠疫情进一步凸显了健康生活方式的必要性与重要性，并强调持续健康监测的关键意义。借助活动追踪器、血压监护仪、生物传感器、连续血糖监测仪（CGM）等可穿戴医疗设备，人们能够定期监测重要的健康信息，例如计算每日步数、检测摔倒情况、跟踪检查心率以判断是否发生房颤，或者监测血糖水平。此类设备默默持续收集重要数据，以便用于诊断和治疗。最近，半导体技术不断创新，且消费者对健康监测的需求日益增加，因此，人们对可穿戴医疗设备的需求随之骤增。

Medical wearables are becoming part of everyday life. With more people wearing health monitoring devices, more companies are investing and innovating in this field. As technology evolves, such devices become more reliable, precise, and convenient.

图1.可穿戴医疗设备正逐渐融入我们的日常生活。佩戴健康监测设备的人士与日俱增，越来越多的公司选择在这一领域开展投资与创新。随着技术的发展演进，此类设备变得更加可靠、准确且便利。

电池供电/可穿戴医疗技术的挑战

在设计可穿戴医疗设备时，需要考量多种重要因素，其中至为重要的一项是操作高效可靠且尺寸小巧。例如，CGM可跟踪用户的血糖水平，并指示血糖水平是否过高或过低。1型或2型糖尿病患者必须根据所示血糖变化做出相应反应，如果不及时治疗，则会导致脱水和糖尿病性昏迷而危及生命。在CGM技术出现之前，用户每天都需要多次刺破手指，采血测量血糖水平。然而所幸的是，可穿戴CGM减少了刺破手指进行血液分析的需求。CGM贴片采用电池供电，因此，电池续航时间越长，用户需要更换贴片的次数则越少。显然，这一特性令用户高度期待。

目前，系统设计人员具备多种工具，用以延长电池供电设备的电池寿命。除电池类型及尺寸因素外，许多低功耗器件也可降低系统功耗，包括低功耗微控制器、低功耗信号调理器、降压/升压转换器、负载开关和LDO。首先，低静态电流能够降低系统待机功耗，从而显著延长电池寿命。其次，借助纳安级功耗降压转换器、升压转换器和信号调理器等纳安级功耗器件，新型解决方案架构可以进一步降低系统功耗。

在多项医疗应用中，例如连续血糖监测以及心电图，系统需要定期自动监测并报告信息。这意味着设备需要保持开机，但在不进行测量或报告时，则需尽可能减少消耗。微控制器和微处理器能够执行这项任务，但二者往往功耗太高，即使在低功耗或休眠模式下也是如此。此外，还有一种周期性唤醒系统的解决方案，即使用实时时钟和负载开关。这种解决方案需要额外的集成电路，并且会降低可靠性。