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能量收集如何為醫用可穿戴設備帶來新的可能性

2020-12-04

物聯網改變了醫療行業。醫療設施和醫院使用連接的物聯網設備進行廣泛的使用，包括向患者提供可穿戴醫療設備，作為從任何地方監測其生命體征的簡單方法。此外，連接的信標可以用來跟蹤病人在醫院的行蹤，這是大型校園的一個重要功能。鑒于醫療行業正面臨人員短缺，這些類型的解決方案尤其有用。

雖然醫療技術的進步令人興奮，但在醫療應用中使用電池供電的連接設備仍然存在許多挑戰。更換電池的成本會很快增加，當電池被不恰當地扔掉時，有害物質會滲入環境中。幸運的是，在過去的幾年里，出現了一些新技術，這些新技術大大延長了醫療可穿戴設備的電池壽命，甚至使一些醫療設備能夠在沒有任何電池的情況下工作。

連接設備可以延長電池壽命的一種方法是使用支持最新藍牙5.0標準的低功耗無線電實現。藍牙5.0的實現可以通過減少 5-10倍的功耗來延長連接設備的電池壽命。這使得設備能夠更有效地工作。此外，受控能量收集可用于顯著延長物聯網應用的電池壽命。能量收集是從外部來源（如射頻、光電、熱能和運動）捕獲和儲存少量能量的過程。然后這些能量被轉換成電能來代替或補充電池的能量。

通過結合電路級和系統級創新，可以將功耗降低到如此低的水平，從而使能量收集成為真正可行的電源。這種類型的能量收集技術設計用于在低占空比應用中使用微瓦有功功率和微瓦級平均功率。從環境中收集的能量可以為電池提供一個有規律的小電流，這樣設備在充電期間可以工作更長時間，從而使電池的使用壽命達到設備的整個使用壽命。更令人興奮的是，有些應用程序可以完全利用從環境中獲得的環境能量，而且不需要任何電池來工作。

具有能量采集功能的可穿戴設備是非關鍵患者監控的理想之選，例如徽章或腕帶，這些徽章或腕帶集成了傳感器，可捕捉人體重要信息，并通過藍牙共享。在某些情況下，病人甚至可以帶著監測設備回家，幫助醫護人員繼續追蹤他們的生命體征。住院后的頭幾天是至關重要的，因為患者要回到家里或其他類型的護理機構生活。

可穿戴醫療設備的另一個有趣的使用案例是連續血糖監測，一種跟蹤食物和運動對血糖水平的實時影響的方法。要使用連續血糖監測儀（CGM），在皮膚下插入一個傳感器，日夜連續測量血糖讀數。無線發射器通過藍牙連接到傳感器上，并將血糖水平發送到顯示設備，顯示用戶的血糖水平，并在血糖水平過低或過高時提醒患者。傳統的 CGM應用面臨的挑戰是發射機、泵和充電器電池需要定期充電，因為它們都在持續使用。

這個問題可以通過使用可控的能量收集技術來解決，從而使電池壽命延長。這意味著，使用能量收集的CGM在整個設備的使用壽命內不需要充電，電池也不需要更換。具有永久電池壽命的cgm 可以幫助患者放松思想，因為他們不必擔心他們的設備電池電量不足，從而丟失重要的健康信息。另外，支持藍牙5.0的設備可以實現遠程監控。藍牙5.0 可以將連接設備的范圍擴大到上一代藍牙的四倍，使醫生能夠通過瀏覽器或智能手機應用程序從更遠的距離監控患者。

通過延長醫用可穿戴設備的電池壽命，患者和從業者都可以更有效地使用這些重要的連接應用程序，而不必擔心由于電池電量耗盡而丟失關鍵信息。此外，延長電池壽命可降低電池維護成本，并有助于減少沿途的環境浪費。

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