物联网(IoT)革命改变了医疗机构实时护理患者的模式。其中，远程患者监测是改变医患互动模式的新型医疗设备的重要领域。随着集成电路微观化和无线技术的发展，传统医疗设备的外观发生了变化，功能增强，患者的依从性和疗效逐渐提高。

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来自电源的挑战

目前，远程患者监测贴片取代了传统的笨重Holter贴片中包含的各种传感器可以收集心率、温度和加速计数据，并将患者数据传输到云中，有利于患者和医生的实时访问。虽然这些贴片有助于医生提升护理能力，却给电源设计人员带来挑战，他们必须平衡兼顾系统性能与电池寿命要求。随着第二代贴片采用多模态传感来提高精度和有效性，挑战进一步突出，对电源提出了严格的指标。

如表1所示，可以得出贴片的占空比。

表1.不同工作模式下贴片占空比

以下是计算示例：

标准监测模式的日电流 = 标准监测模式电流×标准监测模式占空比×24小时

电流的标准监测模式 = 1.88 mA标准监测模式占空比 = 0.9956

标准监测模式的日电流 = 1.88 mA × 0.9956 × 24小时 = 44.92 mAh/天

每种工作模式的日常电流消耗一旦确定，电池的使用寿命可以通过公式3确定。

以下是另一个计算示例：

电池容量 = 235 mAh

标准监测模式的日电流 = 44.92 mAh/天

温度监测模式每天的电流 = 0.01 mAh/天 每日电流传输模式 = 0.79 mAh/天

电池寿命(天)= 235 mAh/（44.92 mAh/天 0.01 mAh/天 0.79 mA/天）= 5.14天

这些计算结果表明，该设备将满足5天的工作时间要求，电池寿命超过5.1天。然而，这个结果是欺骗性的，因为没有考虑系统的保质期。在医疗器械行业，最好设计14个月的保质期（货架期12个月，运输期2个月）。

保质期因素必须考虑

同时使用系统中设备的关闭电流CR典型的2032年自放电率为1%至2%，可见14个月后电池容量不足以支撑5天的工作时间，需要密封电池。

表2.14个月后的电池容量

在货架上放置14个月后，电池容量将显著降低。CR当2032年闲置在货架上时，近40%的能量将通过关闭电流和自泄漏电池来消耗。将电池容量替换为公式3，以获得更准确的运行时间：

电池寿命(天)= 146.66 mAh/(标准监控模式 温度监测模式 传输模式）

电池寿命(天)= 146.66 mAh/（44.92 mAh/天 0.01 mAh/天 0.79 mA/天）= 3.21天

上架一年以上，电池容量会受到电池自放电和系统关闭电流的影响。电池自放电与电池的化学性质和环境有关。CR2032电池的化学成分是锂锰，每年的自放电率为1%至2%。一年后，纽扣电池在休眠状态下可能会损失2%的容量。对比之下，BR锂-氟化碳聚合物是2032电池的化学成分，年自放电率为0.3%。我们通常认为最合适的电池化学成分是放电率最低的，但事实并非如此。虽然BR2032电池的放电率较低，但其容量也低于200 mAh的CR2032电池低。重新计算前面的公式可以确定这种低容量电池的电量是否足够。

在这个ECG在贴片中，当系统断电时，IC关闭电流是降低电池寿命的最大因素。当IC被禁用且无有效负载时，会产生关闭电流。通常是因为这些电流IC中漏电和IC内的ESD即使没有负载，保护装置也会消耗少量电流。这些电流通常很小(低于1)μA），但对电池寿命影响很大。在这个RPM一年内关闭电流可使电池容量降低40%。使用电池密封可以限制系统在关闭时从电池中吸收过多的电流。

电池密封通常有两种方式：聚酯薄膜拉片机械电池密封和负载开关电池密封。聚酯薄膜/塑料拉片是一种位于电池和系统之间的机械电池密封。在准备使用设备时，用户只需拔出塑料片，电池就开始为系统供电。这是一种简单、低成本、成熟的电池机械密封，已经使用了很多年。然而，这种解决方案并不总是对医疗设备可行的。需要防水的ECG对于贴片，聚酯薄膜突出的槽会使贴片容易被水损坏。另外，这种小塑料薄片对于不够灵巧的终端用户来说可能不太好用。

简单的负载开关，如Vishay SiP32341，是电气电池密封的一个不错选择。该器件是一个场效应晶体管，开启时，可将电池与系统的其它部分隔开，使SiP32341的关闭电流成为电池上唯一的消耗电流。负载开关有一条逻辑控制线，可以在准备使用设备时通过按钮连接。SiP323AD授权代理41的关闭电流一般为14 pA，与没有电池密封时整个系统的电流消耗相比，电池密封显著改善。如果使用SiP32341作为电池密封件，CR原电池在14个月内可保持99.97%的容量。如果用电池密封保护电池免受影响ECG贴片关闭电流的影响，然后CR原电池只能保持原电量的62.39%。这37%的容量差一旦消除，就会产生ECG保质期14个月后，贴片仍能满足5天的寿命要求。

表3.使用电池密封件14个月后的电池容量

电池密封件保持电池容量，以防止系统中的所有设备消耗电池并关闭电流。RPM贴片闲置14个月后，剩余电池容量保持在99.9%以上。

将电池容量代入公式3，以获得更准确的运行时间：

电池寿命(天)= 230.25 mAh/(标准监控模式 温度监测模式 传输模式）

电池寿命(天)= 230.25 mAh/（44.92 mAh/天 0.01 mAh/天 0.79 mA/天）= 5.04天

结论

在AD在系统处于活动状态和关机/低功耗模式时，电池分析似乎非常重要，以满足医疗设备的所有要求。BLE通信收集心率、温度和加速度数据ECG不难发现贴片案例是基于AD公司的分析和原理可应用于任何由原电池供电的医疗设备系统，供更多设备制造商参考。