布景
整体医疗电子商场在 2015 年的估值约为 30 亿美元，并预期将以 5.4% 的年复合增加率继续生长，到 2022 年到达 44.1 亿美元的商场规模。[信息来历：Marketsandmarkets.com]。那么，认为以下要素是推进这种开展的一些主要动力就家常便饭了，即：不断上升的人口老龄化和日趋增多的日子方式疾病；关于个性化、易用型和先进保健设备日益攀升的需求；以及可穿戴式医疗电子产品运用率的不断提高。
与此一起，由于长期地让患者在医院的病床上医治和恢复所发作的费用在经济上逐步变得难认为继，关于医疗机构本身和患者而言都是如此。因而，医院正在寻找削减这些费用担负的办法，在不会影响患者彻底恢复的状况下，让患者赶快取得杰出和自主性。完结此方针的一种办法是用长途监测和诊断设备解放患者，这样他们就能够回到自己的家中疗养了。这些长途病患监测功用一般包含心率、血压、呼吸率、睡觉呼吸暂停、血糖水平缓体温。因而，这对“影响便携式和无线医疗外表增加的现实走向之一是门诊医治”的假定供给了支撑。效果，许多此类便携式电子监测体系有必要内置 RF 发送器，这样从患者监测体系搜集的任何数据都能简略地直接发送回医院内的监控体系，主治医师稍后即可在此进行检查和剖析。
低功率精准型组件促成了便携式和无线医疗仪器的快速生长。可是，与许多其他运用不同的是，此类医疗产品关于牢靠性、作业时刻和巩固性一般有着高得多的规范。该担负的大部分落在了电源体系及其组件身上。医疗产品有必要正确地作业，并且在沟通电源插座、备份电池、乃至搜集的环境能量源等多种电源之间无缝地切换。此外，有必要尽心竭力地供给针对各种不同毛病状况的维护及耐受才能，尽量地延伸依托电池供电时的作业时刻，并保证每逢接入了某种有用电源时正常的体系操作是牢靠的。
适用于患者监测体系的潜在解决方案
鉴于上述景象，这是合理认为“给患者供给适宜家用医疗外表的花销远远不及出于相同意图而让患者住院医治所付出之费用”。不过，至关重要的是：患者运用的设备不仅必需牢靠，并且还要为患者供给防护！因而，这类产品的制造商和规划师有必要保证它们能够依托多种电源 (包含备份动力) 无缝地运转，从患者身上搜集的数据具有高牢靠性，并完结 99.999% 的无线数据传输完整性。这要求体系规划师保证行将选用的电源办理架构不仅具有巩固性和灵活性，并且还必需紧凑和高效。这样，医院和患者的需求相互得到了满意。
幸运的是，凌力尔特等多家模拟公司致力于经过推出立异式产品来供给针对上述问题的解决方案。由于医疗电子体系中有许多运用即便在沟通电源中止的状况下也需求接连运转功率，因而一项要害的要求是完结低静态电流以延伸电池寿数。相应地，备用静态电流小于 9A 的开关稳压器常常是用户所需求的。事实上，有些依托电池与能量搜集之组合作为其主电源供电运转的新式体系，要求其静态电流为个位数的微安级，或许在某些场合中乃至是纳安级。这是在此类“居家运用型”患者医疗电子体系中得到采纳所必需满意的先决条件。
尽管开关稳压器发作的噪声高于线性稳压器，可是它们的功率水平要比后者好得多。只需开关电源以可预知的方式运转，噪声和 EMI 水平在许多灵敏运用中被证明是易操控的。如果开关稳压器在正常形式中以安稳频率履行开关操作，并且开关边缘是干净和可预知的 (没有过冲或高频振铃)，则 EMI 得到了最大限度的按捺。小的封装尺度和高作业频率能够供给小巧紧凑的布局，这极大地下降了 EMI 辐射。此外，假设稳压器可运用低 ESR 陶瓷电容器，则能尽量地减小输入和输出电压纹波，这些纹波是体系中的额定噪声源。
当今多功用患者监测医疗设备中的电源轨数目有所增加，而作业电压则继续地下降。尽管如此，许多此类体系依然要求 3V、3.3V 或 3.6V 电源轨认为低功率传感器、存储器、微操控器内核、I/O 和逻辑电路供电。此外，由于它们的运作有时是生死攸关的，所以其间许多都配有一个电池备份体系以防设备的主电源发作毛病。
传统上，它们的电压轨一直是由降压型开关稳压器或低压差稳压器供给。可是，此类 IC 并未运用电池的全作业规模，因而缩短了设备的潜在电池运转时刻。所以，当选用降压-升压型变换器 (其能提高电压或下降电压) 时，它将使电池的全作业规模能得到运用。这增加了操作裕量并延伸了电池运转时刻，由于更多的电池寿数是可用的，特别当它挨近其放电曲线的低端时。
作为一种电源的能量搜集
最近，在能量搜集范畴涌现了很多的立异效果；特别是选用人类本身的体热作为给电子监测体系供电或对为这些体系供电的电池进行再充电的一种潜在能量源。这类技能进步完结了医疗电子组件尺度和形状的改变，以习惯毫瓦和 / 或微瓦功率规模。这意味着许多杂乱的电子体系和设备 (例如：可穿戴式医疗和自主设备) 现在的功率耗费可大约低于 250µW。
并且，功率等级处在数 µW 至数百 mW 规模内的无线传感器网络一般选用电池电源作业。不过，由于电池电源内涵局限性 (例如：电荷的储存寿数，以及适用状况下进行定时再充电的需求) 的原因，选用热量或振荡等环境能量源来完结“可再充电”电池定时再充电的可能性现已展现在世人面前。现在，该是介绍的时分了。
凌力尔特制造能量搜集 IC 简直已有 10 年的时刻；推出的首款产品是 2009 年 12 月面市的 LTC3108。LTC3108 是一款超低电压 DC/DC 变换器和电源办理器，专为搜集和分配剩下能量而特别规划，可从热源发作极低的电压。这可所以从“热”到“更热”或从“冷”到“更冷”，由于唯一需求的是 1°C 或更大的温度梯度。
可是，更近期推出的产品是 LTC3107，它是一款高度集成的 DC/DC 变换器，专为经过搜集和办理来自 TEG (热电发作器) 和热电堆等极低输入电压电源的剩下能量来延伸低功率无线体系中的主电池之寿数而规划。
选用 LTC3107 后，一个负载点能量搜集器只占用极小的空间，只需能够容纳 LTC3107 的 3mm x 3mm DFN 封装和几个外部组件即可。经过发作一个盯梢现有主电池之电压的输出电压，可无缝地选用 LTC3107 以把免费热能搜集的本钱节省带到新的和现有的电池供电型规划中。此外，LTC3107 还能与一个小的热能量源一起延伸电池寿数 (在有些场合中可长达电池的保质期)，从而下降与电池替换有关且重复发作的维护本钱。LTC3107 专为增强电池或乃至彻底为负载供电而规划，这取决于负载状况和可用的搜集能量。图 1 示出了 LTC3107 能怎样简略地搜集热能认为无线传感器节点 (WSN) 供电，并在环境能量源不行用时无缝地切换至电池电源。
此外，LTC3331 是一款多功用环境能量搜集器，其形成了完整的能量搜集调理解决方案，当可搜集能量可用时，供给高达 50mA 的接连输出电流以延伸电池寿数，见图 2。当用搜集的能量向负载供给安稳功率时，该器件不需求电池供给电源电流，而在无负载状况下用电池供电时，仅需求950nA 的作业电流。LTC3331 集成了一个高电压能量搜集电源和一个同步降压-升压型 DC/DC 变换器 (该变换器由可再充电主电池供电)，认为 WSN 和物联网 (IoT) 设备等能量搜集运用供给一个不间断输出。
图 1：LTC3107 搜集热能认为一个 WSN 供电和 / 或给一个电池充电
图 2：LTC3331 可变换多种能量源，并能运用一个可再充电的主电池
LTC3331 的能量搜集电源由一个合适 AC 或 DC 输入的全波桥式整流器和一个高功率同步降压型变换器组成，从压电 (AC) 、太阳能 (DC) 或磁性组件 (AC) 动力搜集能量。一个 10mA 分路器用搜集的能量完结简洁的电池充电，而低电量电池断接功用则维护电池免于深度放电。可再充电电池给一个同步降压-升压型变换器供电，该变换器在 1.8V 至 5.5V 的输入规模内作业，当搜集的能量不行用时用来调理输出，而不论输入高于、低于或等于输出。在应对微功率电源时，LTC3331 电池充电器具有十分重要且不行忽视的电源办理功用。LTC3331 纳入了对电池充电器的逻辑操控功用，以便仅在能量搜集电源有剩余的能量时才给电池充电。如果没有这种逻辑操控功用，能量搜集电源就会在发动时卡在某个非最佳的作业点上，不能完结发动，无法给方针运用供电。当搜集的动力不再可用时，LTC3331 主动地变换到电池。这带来了一个额定的优点，即：如果合适的能量搜集电源至少在一半的时刻内可用，就答应电池供电的 WSN 将其作业寿数从 10 年延伸至超越 20年，假设环境能量源愈加普遍存在，那么寿数乃至更长。
定论
智能型医疗可穿戴产品商场已蓄势待发；医院病患照护的高本钱和呈爆炸性增加态势的人口老龄化之一起影响是其生长的推进力。包含运用传感器的医疗保健可穿戴设备在内的这新一波产品可监督要害生物计算信息，例如在医院以外测量心率和血压，这为选用愈加活跃、健康的日子方式发明了机会。智能可穿戴设备的中心架构取决于产品类型，但基本上由一个微操控器、MEMS 传感器、无线连接电路、电池和支撑性电子组件组成。
因而，具有目前这波能够运用多种形式的环境能量，认为人体健康监测设备供电的多功用能量搜集和 / 或 IoT 解决方案，就能够在不影响患者彻底恢复的状况下，让他们较快地回来自己的家中进行医治和疗养。
