DigiKey得捷电子

文章数:798 被阅读:310541

账号入驻

让可穿戴生命体征监测更精确、更容易?ADI的这几颗料,你应该要知道~ | 大咖在DK

最新更新时间:2021-07-07
    阅读数:



这几年,生命体征监测(VSM-Vital Signs Monitoring)不再是仅出现于医疗实践的范围,而是已经进入到我们日常生活中的很多场景。特别是由于微电子技术的进步,进一步降低了这些监控系统的成本,使得相关技术在远程医疗、运动、健身和健康、工作场所安全等领域的应用更加普及和普遍。

 
其中氧饱和度、心电图、血压和呼吸频率等测量服务,过去仅有医院监护仪才可提供,而这些参数的监测对于患者来说至关重要。随着老龄化人口的增长,以及人们对医疗保健意识的增强和支持的增加,院外医疗监护已成为一种发展趋势。为了及早发现潜在的健康风险,就需要对患者的日常生活进行监护,或者让患者将监护仪从医院带回家中,这可以使患者的治疗康复过程更快捷、更舒适。此外,还有越来越对以预防为目的用户,也需要在日常生活中测量这些生命体征参数。
 
医院之外的生命体征监测,部分功能是可以通过可穿戴设备来完成的,而这类产品均具有相同的设计需求,如精确、小巧等,并且往往希望一次充电即可连续长时间工作。随着市场对相关技术及产品需求的增加,不同用例都面对着不同的设计挑战,需要满足关键设计规格的要求。各个半导体公司也正在努力响应这样的技术和市场趋势,提供针对性的解决方案。
 
为此,Analog Devices(ADI)开发出了新的单芯片生物医学模拟前端系列。这一集视频讲座中,我们邀请到ADI的专家,与我们一起来洞察医疗健康行业的未来发展趋势,并详细介绍ADI的方案可以如何高效地帮助客户将设计快速导入市场。



主讲嘉宾


Neil Zhao(赵延辉)


ADI 医疗、消费与新兴业务市场总监


请点击以下视频

↓↓↓

*点击上方视频到H5页观看视频可参加【FastBond】推广活动获加积分!

(视频载入需时,请耐心等候)


看完视频,我们来简单归纳一下ADI适用于医疗健康的解决方案:


ADPD4100 和ADPD4101:最新一代通用AFE模拟前端


ADPD4100/ADPD4101是可穿戴健康和健身设备中各种电气和光学传感器的理想中枢,适用于心率和心率变异性 (HRV)监测、血压估计、压力和睡眠跟踪以及SpO2测量。这种新型多参数VSM AFE的多种工作模式可以支持医疗健康应用中的不同传感器测量,包括但不限于光电容积脉搏波描记 (PPG)、心电图(ECG)、皮肤电活动(EDA)、身体成分、呼吸、温度和环境光测量。

 

ADPD4100/ADPD4101是一种多模式传感器AFE,具有8个模拟输入,支持多达12个可编程时隙。这12个时隙支持在一个采样周期内进行12个独立测量。8个模拟输入可复用成一个通道或两个独立通道,能够以单端或差分配置同时对两个传感器进行采样。8个LED驱动器可同时驱动多达4个LED。这些LED驱动器是电流吸收器,与LED电源电压和LED类型无关。该芯片具有两个脉冲电压源用于电压激励。新型AFE的信号路径包括跨阻放大器(TIA)、带通滤波器(BPF)、积分器(INT)和模数转换器(ADC)级。数字模块提供多种工作模式、可编程时序、通用输入/输出(GPIO)控制、模块平均以及可选的二阶至四阶级联积分梳状(CIC)滤波器。数据直接从数据寄存器中读取,或通过先进先出(FIFO)方法读取。


这款新AFE有两个版本。一个具有I2C通信接口,另一个具有SPI端口,其优势之一是可以很好地支持光学测量。它出色的自动环境光抑制能力得益于在结合BPF的同步调制方案中使用可短至1 µs的脉冲,从而无需外部控制环路、直流电流减除或数字算法。其使用高于1的抽取系数来提高输出SNR。它有一个子采样特性,允许选定时隙以比编程采样速率低的采样速率运行,从而节省功耗(功耗与采样速率成比例)。它还有一个TIA上限检测特性,当TIA输入超出典型工作限值时,会利用TIA输出引脚上的电压比较器来设置中断位。

 

对于外周血氧饱和度 (SpO2)之测量,新器件降低了医疗级SpO2设备的设计复杂性。内置高性能自动环境光抑制减少了机械和电子设计的负担。器件在低功耗下的高动态范围,减少了设计中光电二极管或 LED 电流的数量,以确定被测量者SpO2的轻微变化水平有效。

图1:ADPD4100系列的高级框图


AD8233和AD5940:生物电和生物阻抗测量信号调理模块


生物电势是一种电信号,由人体内的电化学活动的效应引起。生物电势测量应用包括心电图(ECG)和脑电图。它们大都需要在存在多项干扰的频段中,监测极低幅度的信号。因此,在对信号进行处理之前,必须对其进行放大和滤波。ECG生物电势测量广泛用于生命体征监测,ADI公司提供多种组件来完成此任务,其中具有低功耗特性的集成信号调理模块AD8233,适用于便携式设备,可与ADuCM3029(基于Cortex-M3的SoC)相结合,创建一个完整的系统。

 

生物阻抗是另一种测量方法,可以提供有关身体状态的有用信息。阻抗测量提供有关电化学活动、身体成分和水合状态的信息。每个参数的测量需要使用不同的测量技术。每种测量技术所需的电极数量,以及应用该技术的时间点都因使用的频率范围而不同。例如,在测量皮肤阻抗时会使用低频率(最高至200Hz),而在测量人体成分时,通常使用50kHz的固定频率。同样,为了测量水合作用,并正确地评估细胞内和细胞外的液体,也会使用不同的频率。

 

虽然不同应用采用的技术可能不同,但可以使用同一个单端AD5940,来实现所有生物阻抗和阻抗测量。此器件提供激励信号和完整的阻抗测量链,可生成不同的频率来满足多种测量要求。此外,AD5940可与AD8233配合使用,创建一个全面的生物阻抗和生物电势读取系统,如图2所示。

 

其他可用于阻抗测量的器件包括ADuCM35x系列SoC解决方案。除了专用的模拟前端之外,该解决 方案还提供Cortex-M3微控制器、内存、硬件加速器和用于电化学传感器和生物传感器的通信外设。

图2:一个完整的生物电和生物阻抗测量系统


ADP5360:适用于便携式医疗设备的高级PMIC


ADP5360将一个用于单一锂离子 (Li-Ion)/锂聚合物 (Li-Poly) 电池充电的高性能线性充电器,与一个可编程的超低静态电流电量计和电池保护电路、一个超低静态降压开关稳压器、一个升降压开关稳压器,以及一个监控电路组合在一起,可用于监控输出电压。

图3:ADP5360电源管理IC框图

ADP5350:电源管理 IC


ADP5350是一款PMIC,带有用于电池充电的降压稳压器、用于 LED 背光的可编程升压稳压器、电量计和三个 150 mA 低压降稳压器(LDO)。这种 PMIC 专为便携式锂离子电池和锂离子聚合物电池监控和充电而设计。该器件具有 -40°C 至 +125°C 的温度范围,采用 32 引脚 (5 mm x 5 mm) LFCSP 封装。ADP5350 非常适合用于消费、医疗和仪器仪表应用中的便携式锂离子电池设备。


LTC4124:具低电池电量断接功能的 100mA 无线锂离子电池充电器


LTC4124 是具有低电池电量断接功能的简单高性能无线锂离子电池充电器。引脚可选的充电电流 (最高 100mA) 和充电电压确保了多功能性,同时最大限度减少了所需的外部组件数。

 

使用 LTC4124 进行无线充电可以使设备能在密封于外壳内的情况下充电,并可在空间受限的应用中免除庞大的连接器。免除裸露的导电连接器还有助打造更牢靠的设备,并确保轻松省力的最终用户体验。LTC4124 具有一个用于实现安全适宜温度充电的 NTC 输入,以及一种用于防止电池由于过度放电而受损的电池断接功能。采用 2mm x 2mm LQFN 封装和数目极少的外部组件,因而非常适合需要小解决方案尺寸的低功耗便携式应用。


ADXL362:用于运动测量的MEMS传感器


MEMS传感器可以检测重力加速度,所以它们可用于检测活动和异常状态,如不稳定的步态、跌倒或脑震荡,甚至是在受试者休息时监测其姿势。此外,MEMS传感器还可作为光学传感器的补充,因为后者易受移动伪影的影响——当这种情况发生时,可以使用加速度计提供的信息来进行校正。ADXL362是医疗领域的热门器件之一,它具有2g至8g的可编程测量范围和数字输出。


ADT7422:±0.1°C 精度数字温度传感器


ADT7422 是 ADI的首款±0.1°C 精度温度传感器,不需要任何外部电路即可工作。它可以轻松替代使用替代传感器技术(例如热敏电阻或RTD)的更复杂,更昂贵的解决方案。此外,高精度硅传感器 (IC) 是医疗市场中一系列新兴应用的首选,例如用于临床和家庭的生命体征监测仪器。其特性如下:


  • ±0.1°C 的精度规格使最终产品能够获得热敏电阻和 RTD 所特有的温度测量精度

  • 不需要外部电路:比旧的传感技术更小、更低功耗和更低成本

  • 经过全面测试和校准的解决方案:无需系统校准即可达到所需的 ±0.1°C 测量精度



你也可以访问得捷电子网站,查阅更全面的ADI产品和解决方案信息:







《大咖在DK》是Digi-Key在2019年全新推出的资讯类工程师访谈节目,在这里业内工程师和电子应用专家将与你分享对技术趋势的真知灼见,以及设计实战经验,共同切磋,与创新科技同行!



好东西,要分享

如果小伙伴觉得这个内容不错

请转发或分享到朋友圈



DK会员中福利多

你,加入了没?


积分可兑换各种好礼

快到「会员权益」页面看看!

如有任何问题, 欢迎联系得捷电子

Digi-Key的客服团队


中国(人民币)客服

 
  400-920-1199
 
  service.sh@digikey.com
 
  QQ在线实时咨询 | QQ号:4009201199

中国(美金)/香港客服
 
  400-882-4440
 
  8523104-0500
 
  china.support@digikey.com



到微信搜寻“ digikey”或“得捷电子”关注我们官方微信并登记成会员,每周接收工程师秘技,赚积分,换礼品,享福利









让我知道你在看哟 

最新有关DigiKey得捷电子的文章

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: TI培训

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2021 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved