连续健康监测推动可穿戴设备系统级集成设计

随着可穿戴设备体积不断缩小但功能持续增加，连续健康监测需求正推动设计师将光学、机械、传感和电源管理视为一个互联的整体系统，而非单独开发各项功能。

在亚德诺半导体（ADI）印度公司举办的媒体沟通会上，ADI技术负责人Praveen Jose表示：“我们看到设备中集成度越来越高。设备越来越小，但性能质量却在提升。”他指出，核心挑战在于如何在有限空间内实现单一体化解决方案。

印度初创企业Sensio联合创始人兼CEO Venkatesh Vadde分享了其在智能戒指、手环及贴片上的健康数据采集经验。该公司声称可收集心率、呼吸率、血氧、体温、睡眠和活动数据。Vadde指出，通过心电图（ECG）和光电容积脉搏波（PPG）技术可无袖带连续估算血压，但该方法无法提供血压值。他强调，传感器嵌入位置、信号优化及算法解读对原始生理信号的提取至关重要。

光学传感面临的主要难题是生理信号往往淹没在噪声中。Jose强调，设备必须在强噪声环境下准确捕捉数据，才能为后续算法或AI处理提供高质量输入。对于设计师而言，光学组件布局、传感器位置及机械结构会直接影响电信号质量。Vadde举例说明，光学组件与皮肤之间即使仅有不到一毫米的间隙变化，也会显著影响PPG信号质量。对于需长期佩戴甚至睡眠使用的戒指类产品，保持稳定的皮肤接触尤为关键。

运动伪影、功耗与信号质量同样构成设计挑战。Vadde表示，惯性测量单元（IMU）或加速度计不仅用于识别活动状态，还可用于筛查运动干扰，从而筛选出更高质量的生理数据。信号质量波动还会触发自动增益控制（AGC），进而影响整体功耗。这形成了一条相互关联的设计链条：光机设计决定信号质量，信号质量影响模拟处理与增益，处理过程决定功耗，Zui终制约电池续航。

在电源架构方面，设计需兼顾采样频率、数据处理、连接模式及待机策略。Jose提到，当用户处于休息状态时，设备可进入深度睡眠模式以节省电量。同时，连续监测应用通常需要低功耗至中等功耗的连接方案。测量频率的设定也需根据患者场景灵活调整，降低采样率或采用本地存储同步而非实时传输均可延长续航。

针对客户需求差异，ADI销售总监Vivek Tyagi介绍，公司已推出两类方案：易于集成的传感器中枢设备，以及精度更高但要求客户具备较强光机整合能力的独立方案。目前ADI正致力于将传感、电源管理、充电及电池管理功能进一步集成，并探索能量收集技术，利用机械运动或温差转化为微量电能以延长续航。

在具体产品层面，ADI推出了多款面向可穿戴应用的模拟前端（AFE）芯片。其中MAX86184专为戒指等小型化应用设计，支持多达14颗LED和4个光电二极管，具备双通道能力；MAX86178则是一款集成度更高的生命体征AFE，融合PPG、ECG与BioZ功能，其PPG部分支持Zui多6颗LED和4个光电二极管输入。

Tyagi透露，ADI正与客户在产品路线图早期阶段建立战略合作伙伴关系，提前两三年了解研发目标并共同定制解决方案。随着可穿戴设备从单纯的活动追踪转向连续健康监测，工程设计的重心已全面转向如何在极小的物理空间内，让光学、机械、运动感知、模拟处理、算法与电源协同工作。