電池式の医療機器の電源を確実にオンにする

バッテリー駆動のワイヤレス接続されたデバイスは、今日の社会でますます普及しつつあります。ワイヤレスおよびバッテリー技術の進歩と、消費電力の少ない電子部品の縮小、およびデータの収集、分析、および配布の準備ができているクラウドベースのサービスによって推進されているこれらのデバイスは、一般に、消費者、医療、ウェアラブルデバイスだけでなく商用および産業用アプリケーションで。

デバイスがウェアラブル連続血糖値モニター（CGM）、摂取可能または埋め込み型医療デバイス、スマートホームデバイス、アセットトラッカー、または環境モニターのいずれであっても、すべてが小型、長寿命、信頼性、および使いやすさという共通の要件を共有しています。使用する。これらの製品の設計者が直面する主な問題の1つは、必要なときにデバイスの電源をオンにすることです。

設計者は可能な限り最小で低コストのバッテリーを使用したいので、必要なときにのみIoTデバイスの電源をオンにする（または展開する前に電源をオフにしておく）ことが非常に重要です。このため、バッテリーの寿命を延ばすことは常に設計目標です。使用中および電源を入れる前に、バッテリーの消耗を最小限に抑える必要があります。

一般的な例の1つは、1型または2型糖尿病患者に処方されたCGMです。このデバイスは患者の体に付着し、患者の血糖値を継続的に監視します。結果として得られるデータは、患者、医師、および/またはインスリンポンプにワイヤレスで送信されます。 CGMは、非常に小さく、「防水」で、取り付けが簡単で、バッテリーの電力がなくなるまでの寿命がかなり長い必要があります。

使用または展開の時点でこれらのデバイスの電源をオンにするための3つの基本的なオプションがあります。これらのオプションのそれぞれについて、考慮すべき重要な変数は、バッテリー電流の消耗、サイズ、侵入保護、および使いやすさです。

図1：TMR磁気センサーは、超小型のパッケージサイズでほぼゼロの電力消費を提供し、その非接触の「電源オン」機能により、使いやすさが向上します。

最初の「電源オン」オプションは、電気機械式、つまり一般的な「スイッチ」です。このオプションは、ラップトップや電話など、ほとんどの電池式電子機器の電源を入れるための手段です。スイッチにはさまざまな形式（押しボタン、スライダー、トグルなど）がありますが、機械的接点を開閉するのと同じ原理で動作し、電流が流れるようにする（閉じた場合）か、完全に流れないようにします（開いた場合）。

電流ドレインの最初の考慮事項に関して、 電気機械式スイッチは、電力を消費しない受動デバイスであるため、非常に効率的です。ただし、サイズの点では、特に多くのウェアラブル、摂取可能、埋め込み型の医療機器やその他の小型IoTデバイスのサイズの制約を考えると、機械式スイッチは適切なオプションではありません。

侵入保護（または水や湿気に対して不浸透性のデバイスが必要）の観点から、不浸透性を維持しながらユーザーがオン/オフ位置に機械的に移動できるスイッチを設計するため、機械式スイッチは最良のオプションではありません。やりがいがあります。

最後に、使いやすさ、つまり使いやすさを考慮すると、2つの理由から機械式スイッチの評価が低くなります。まず、ユーザーは実際にこの手順を実行する必要があるため（そして、多くの場合、実行するように指示する必要があります）、多くのデバイスの要件は「すぐに使用できる電源投入」です。これは、手動で操作するスイッチとの明らかな矛盾です。第二に、非常に小さなデバイスで必要とされる非常に小さな機械的スイッチは、ユーザーが実際にスイッチをオンの位置に動かす能力に問題を引き起こし、それによって使いやすさを低下させる可能性があります。したがって、要約すると、機械式スイッチは、消費電流の点では高いスコアを示しますが、侵入保護、サイズ、および使いやすさの点では非常に低くなります。

ワイヤレスパワーオンは、分析する2番目のオプションです。デバイスにはすでにデータを送信するためのワイヤレス機能があるため、設計者は同じワイヤレス機能を技術的に使用して、携帯電話アプリからデバイスの電源をオンにすることができます。

侵入保護の観点から、ワイヤレスでの電源投入は非常に高く評価されています。また、サイズの観点から、この機能のためにデバイスに追加するものは他にないため、ワイヤレスで電源を入れることも高く評価されます。

ただし、電流ドレインの観点からは、デバイス内のワイヤレスレシーバーの電源をオンにして信号を受信して​​電源をオンにする必要があるため、ワイヤレスパワーオンのスコアは非常に低くなります。この理由だけで、ワイヤレスパワーオンが厳しいバッテリー寿命要件を持つデバイスに使用されることはめったにありません。

図2：テクノロジーの比較

3番目のオプションは、デバイス内の磁気センサーを使用して電源オン機能を開始することです。この場合、磁場がセンサーに印加され、電源がオンになります。磁場は通常、製品のパッケージ内またはデバイスの補助コンポーネント（CGMのアプリケーターなど）に配置された磁石によって生成されます。磁場は、ユーザーがハンドヘルド磁石でデバイスをスワイプすることによっても適用できます。

磁気検知は、侵入保護に関して非常に高いスコアを示します（「非接触」方式であるため）。磁気センシングは、使いやすさにおいても非常に高いスコアを獲得します。特に、磁石をデバイスのパッケージ（「すぐに使える電源オン」を可能にする）またはデバイスの補助コンポーネント（アプリケーターなど）に埋め込むことができる場合はそうです。 ）。デバイス自体が、展開時に相互に接続する必要がある2つのコンポーネントとして設計されている場合があります。

電流ドレインとサイズに関して、磁気センシングの望ましさは、磁気センシング技術に完全に依存します。古い、より伝統的な磁気センシング技術タイプは、サイズは小さいが電力消費量が多い（ホール効果）か、サイズが大きく、電力消費量がゼロ（リードスイッチ）でした。

ただし、多くの新しいデバイスは、トンネル磁気抵抗（TMR）と呼ばれる新しい磁気センシング技術を使用して設計されています。これは、リードスイッチと同様に、非常に小さいサイズ（LGA-4と同じくらい小さい）と非常に低い消費電力の両方を提供します。事実上、TMR磁気センサーは「両方の長所」を提供します。

生活をより簡単に、より安全に、非接触で、および/またはリモートで操作できるように設計された新しいデバイスの現在の猛攻撃により、電子設計者は、バッテリー駆動のウェアラブル、埋め込み型、摂取型の進化する要件に対応するために新しいテクノロジーを採用する必要があります。およびその他のIoTデバイス。小型、低消費電力、侵入保護、使いやすさの点で、磁気センサー、特にTMRセンサー技術は、「不可能な」設計を可能にするのに役立っています。