为物联网开发智慧医疗设备

物联网（IoT）在很短的时间里颠覆了很多行业。但是，医疗和医药领域在采用物联网的进程中受到了很大的阻碍。

这并不完全令人惊讶。医疗领域的高度监管措施，加上推出新的医护技术关系到患者的性命，使得新医疗设备的开发周期变得更长。但是，围绕功率、尺寸和成本的设计工程困难是使一次性智慧医疗设备无法广泛开发和采用的最大因素。

对于开发人员而言，想要设计能满足必要的尺寸、功耗和成本要求的基于IoT的医疗设备，现在有一个途径可供选择。

开发一次性智慧医疗设备的主要障碍之一是成本。在小尺寸的设计中集成SoC和必要的外部元件，例如血压仪、血糖仪或药物吸入器，成本会比较昂贵。成本贵的原因在于：需要两个晶振而不是单个低功耗晶振；四层PCB板，而不是相对便宜且简单的双层电路板；以及昂贵的电池。只要物料清单（BOM）成本依然很高，并且产品没有做到小型化，那么联网医疗设备被大众市场采用的速度就会非常慢。

除了BOM成本外，医疗设备设计人员还必须应对功耗问题。一次性医疗产品必须具有较长的货架寿命。18个月到几年的产品保质期并不罕见，加上几周到几个月的相对较短的活跃使用寿命。在货架期间，产品可能会因自放电、泄漏电流、以及产品本身原因而导致电池容量下降。那么当开始使用产品时，可能没有足够的电池容量来支撑完成整个使用周期。显然，患者和医生都需要IoT医疗设备是可靠的，既能治疗患者，又能提供必要的数据以确保剂量和测试正确进行。

最后还有个一次性的问题。一次性医疗设备的性质是，它们只被使用14天到2个月不等。考虑到使用寿命短和成本高，保险公司自然不愿意把它们纳入到保险范围中。

Dialog半导体公司低功耗连接业务部产品营销经理Adrie Van Meijeren

解决所有这些挑战的答案在于电池，具体来说，是实现一次性氧化银或印刷电池的使用。近来，高能量薄膜锂电池和印刷可充电锌电池都已经实现商业化。但是，对于这些技术是否已准备好进行大规模采用还存在疑问。

与传统的电池制造技术相比，通过3D打印制造电池具有多个优势。一方面，可以将电池组件直接印刷在装有其它电子器件的PCB板上。这样一来，可以去掉分立电池所需的组装和封装步骤。另外，印刷工艺也可以实现较复杂的电池架构，这种架构或许无法通过其他方式实现。印刷方法可以调节电极的形状和厚度，并印刷稳定且安全的固态电解液。

印刷锌电池看起来比较有前景。Impact Energy的一种此类电池使用了稳定、可充电且不需要密封容器的高电导率聚合物电解液（HCPE）。由于化学物质是基于锌而不是锂，因此避免了一些锂技术相关的安全问题。此外，钛酸锂（LTO）和磷酸铁锂（LFP）是3D打印电池中常用的阳极和阴极材料，不过，碳纳米材料也有望用作电极。碳纳米管和碳纳米纤维由于其高机械强度、高化学稳定性、大比表面积、以及优异的电学和热学性质，而被广泛用于印刷油墨中。