Sensorik-Referenzdesign für die Überwachung von Gesundheits-Parametern

SENSORIK

Maxim H S P3 M A X R E F D E S104
©Maxim Integrated

Mit der Health Sensor Plattform 3.0 (HSP 3.0) von Maxim Integrated können Hersteller von Wearables laut Anbieter mindestens sechs Monate Entwicklungszeit einsparen. Das Referenzdesign MAXREFDES104# überwacht Blutsauerstoffsättigung (SPO2), Elektrokardiogramm (EKG), Herzfrequenz (HF), Körpertemperatur und Bewegung. Die enthaltenen Algorithmen sollen Informationen zu HF, Herzfrequenzvariabilität (HRV), Atemfrequenz (RR), SPO2, Körpertemperatur, Schlafqualität und Stresslevel auf klinischem Niveau liefern. Das Referenzdesign ermöglicht es Entwicklern, direkt mit der Datenerfassung zu beginnen. Die Sensor Plattform wurde zwar in erster Linie für Lösungen zur Messung am Handgelenk entwickelt, kann aber auch für Trockenelektroden-Anwendungen oder intelligente Ringe angepasst werden.

Im Vergleich zu ihrer Vorgängerin, der Health Sensor Plattform 2.0 (HSP 2.0), bietet die HSP 3.0 zusätzlich optische SPO2-Messung und Trockenelektrodenfunktionen für das EKG. Dadurch sollen sie Endanwendungen für die Überwachung von Herz- und Atemwegsproblemen zur Behandlung unter anderem der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD), von Infektionskrankheiten (z.B. COVID-19), Schlafapnoe und Vorhofflimmern (AFib) ermöglichen. Im Vergleich zu ihrer Vorgängerin verfügt die HSP 3.0 über einen schmaleren Formfaktor und laut Maxim eine weiterentwickelte optische Architektur, wodurch eine höhere Qualität der Signalerfassung erreicht werden soll. Das Referenzdesign umfasst komplette optische und Elektroden-Designs sowie Algorithmen für die Erfüllung klinischer Anforderungen.

Das Referenzdesign MAXREFDES104# enthält folgende Komponenten:

  • MAX86176: Optisches Photoplethysmographie (PPG)-Analog-Front-End und elektrisches EKG-AFE. Das AFE bietet ein Signal-Rausch-Verhältnis von 110dB, das die Empfindlichkeit zur Erfassung der SPO2-Sättigung erhöht, und ein Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR) von über 110dB für EKG-Anwendungen mit trockenen Elektroden. Der Baustein ermöglicht die synchrone Erfassung von PPG- und EKG-Messungen, auch mit unabhängigen Abtastraten, für die Ermittlung der Pulslaufzeit für kardiologische Anwendungsfälle.
  • MAX20360: Power- und Batteriemanagement-IC (PMIC) mit Ladeanzeige und rauscharmem Buck-Boost-Wandler.
  • MAX32666: Bluetooth (BLE)-fähiger Mikrocontroller mit niedriger Leistungsaufnahme, zwei Arm Cortex-M4F-Kernen mit der Fähigkeit den BLE-Stack unabhängig zu betreiben, wodurch die beiden Hauptkerne für andere Aufgaben verfügbar bleiben. Darüber hinaus integriert der Mikrocontroller eine Sicherheitssuite und einen Fehlerkorrekturcode (Error Correcting Code; ECC) auf den Speichern.
  • MAX32670: Mikrocontroller mit niedriger Leistungsaufnahme, der für die PPG-Algorithmen von Maxim Integrated für Pulsfrequenz, SPO2, HRV, Atemfrequenz, Überwachung der Schlafqualität und Stressüberwachung vorgesehen ist. Er kann entweder als Sensor-Hub zur Unterstützung von Firmware und Algorithmen oder als Algorithmus-Hub zur Unterstützung mehrerer Algorithmen konfiguriert werden.
  • MAX30208: Digitaler Temperatursensor mit niedriger Leistungsaufnahme, der in einem kleinen Gehäuse von 2mm x 2mm Größe geliefert wird. Er erfasst die Temperatur auf der Oberseite des Gehäuses und kann auf ein flexibles Kabel oder eine Leiterplatte montiert werden. Mit einer Ungenauigkeit von 0,1 Grad Celsius erfüllt der MAX30208 klinische Temperaturmessanforderungen.

Das MAXREFDES104# ist mit Hardware- und Firmware-Dateien sowie Algorithmen für 400 US$ bei Maxim erhältlich.

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