身体組成測定、体内水分量、生体インピーダンス解析

MAX86178は、ウェアラブルアプリケーション用の高集積、複数バイタルサイン監視デバイスで、完全な光電式容積脈波記録法(フォトプレチスモグラフィ、PPG)、心電図(ECG)、および生体電位(BioZ)アナログフロントエンド(AFE)を備えています。MAX86178はウェルネスおよび臨床アプリケーション用に高性能を提供し、低電力によって長いバッテリ寿命を実現します。

PPGデータ収集システムは、最大6つのLEDおよび4つのフォトダイオード入力に対応します。LEDは2つの高電流、8ビットLEDドライバから設定可能です。受信経路は2つの低ノイズ、高分解能読取りチャネルを備え、それぞれが個別の20ビットADCおよび業界トップクラスの環境光除去(ALC)回路を内蔵して、現在の市場で最高性能の集積型光データ収集システムを実現します。

ECGチャネルは、EMIフィルタ処理、内部リードバイアス、右脚駆動、および内蔵セルフテスト用の広範な較正電圧を備えています。また、ECGチャネルは高入力インピーダンス、低ノイズ、高CMRR、設定可能利得、アンチエイリアスローパスフィルタ、および高分解能ADCも備えています。これはIEC 60601-2-47携帯型ECGシステムの監視コンプライアンス要件を満たすように設計されています。

BioZ受信チャネルは、EMIフィルタ処理および広範な較正機能を備えています。また、BioZ受信チャネルは高入力インピーダンス、低ノイズ、設定可能利得、ローパス/ハイパスフィルタオプション、および高分解能ADCも備えています。入力刺激を生成するための複数のモード(平衡方形波ソース/シンク電流、正弦波電流、および正弦波と方形波の両方の電圧刺激)があります。広範囲の振幅および周波数の刺激が利用可能です。

MAX86178は、DCおよびACリードオフ検出、柔軟なタイミングシステム、およびPLLを備えています。3つのセンサーチャネルはすべて同期されます。MAX86178は49ピンウェハレベルパッケージ(WLP) (2.77mm × 2.57mm、7 × 7アレイ)で提供され、-40℃～+85℃の温度範囲にわたって動作します。

アプリケーション

• 携帯型心拍モニタ
• インピーダンス心電図/血行動態モニタ
• パルス到達時間(PAT)、パルス伝播時間(PTT)、パルス波速度(PWV)評価
• パルス酸素濃度測定機器
• 単一およびマルチ周波数バイオインピーダンス分析
• スマート衣料アプリケーション
• ウェアラブルバイタルサインモニタ

MAX30009は、ウェアラブルアプリケーション用の完全な生体インピーダンス(BioZ)、アナログフロントエンド(AFE)ソリューションです。このデバイスはフィットネス、ウェルネス、および臨床アプリケーション用の高性能を提供し、超低電力によって長いバッテリ寿命を実現します。BioZ受信チャネルは、静電気放電(ESD)保護、電磁干渉(EMI)フィルタ、内部リードバイアス、DCリードオフ検出、DRVNリードオフ検出、およびスタンバイモード時の超低電力リードオン検出を備えています。また、BioZ受信チャネルは高入力インピーダンス、低ノイズ、高コモンモード除去比(CMRR)、設定可能な利得、各種ローパスおよびハイパスフィルタオプション、および同時IおよびQ収集用の2つの高分解能アナログ-デジタルコンバータも備えています。

BioZ送信チャネルは正弦波電流発生器を備え、広い16Hz～806kHzの周波数範囲および広い16nA_RMS～1.28mA_RMSの振幅範囲で人体にAC電流を送ります。また、送信チャネルは正弦波電圧およびHブリッジモードでの動作も可能です。柔軟な入出力マルチプレクサによって、複数の電極のセットを使用するバイポーラおよびテトラポーラの両方の測定が可能です。

生体インピーダンス分析/分光法(BIA/BIS)や自動体外式除細動器(AED)人体インピーダンスなどの高い絶対インピーダンス精度が必要な測定用に、MAX30009は複数の較正オプションを提供します。外付けの高精度抵抗を4線式較正ポートに接続して、最高の精度を実現することができます。内部の調整済み抵抗も高精度を提供します。

PLLベースのタイミングサブシステムによって、広範囲の微調整された刺激およびサンプリング周波数が可能で、他のアナログ・デバイセズの生体センサーと同期させて同時データ収集を行うことができます。

MAX30009は25ピンウェハレベルパッケージ(WLP) (2.03mm × 2.03mm)で提供され、-40℃～+85℃の温度範囲で動作します。

アプリケーション

• ウェアラブルフィットネス、ウェルネス、および医療機器
• マルチ周波数体組成分析装置
• 非侵襲的血行動態モニタ
• 自動体外式除細動器(AED)
• 以下の高精度検出に最適化された性能：
• 呼吸数
• ガルバニック皮膚反応/皮膚電気活動
• 生体インピーダンス分光法
• 体組成および体液分析
• インピーダンス心電図および容積脈波測定

ADuCM350は電気化学センサーとバイオセンサー向けの電流、電圧の測定機能を備えた設定可能なインピーダンス変換器とポテンショスタットです。ADuCM350はポイント･オブ･ケア診断や生命兆候監視用装着式機器などの携帯型機器アプリケーション向け、全機能内蔵、コイン型電池駆動、高精度のMCU内蔵ソリューションです。 

ADuCM350のアナログ・フロントエンド（AFE）は16ビット精度、160kSPSのA/Dコンバータ（ADC）、±0.17％精度の電圧リファレンス、12ビット・ノーミッシング･コードD/Aコンバータ（DAC）、再設定可能な超低リーク・スイッチ・マトリックスを内蔵しています。ADuM350には4個の電圧測定チャンネル、最大8個の電流測定チャンネル、インピーダンス測定用DFTエンジンがあります。ADuCM350はARM Cortex-M3ベースのプロセッサ、メモリとディスプレ付き携帯メーター、USB通信、アクティブ・センサーをサポートするすべてのI/O接続も内蔵しています。ADuCM350は、120ピン8mm×8mm CSP_BGAを採用し、－40℃～＋85℃で動作します。 

超低消費電力動作と休止状態のパワーマネージメントが行えるように、ADuCM350はダイナミック制御やソフトウェア制御のクロック・ゲーティングやパワー・ゲーティングのようなパワー・モードと機能の選択ができます。AFEはダイレクト・メモリ・アクセス（DMA）接続や割り込み接続とともに、アドバンスト・マイクロコントローラ・バス・アーキテクチャ（AMBA）マトリックスのアドバンスト・ハイ・パーフォマンス・バス（AHPB）スレーブ・インターフェースを経由してARM Cortex-M3に接続されます。 

アプリケーション

• ポイント･オブ･ケア診断
• 生命兆候監視用装着式機器
• 電流測定、電圧測定、インピーダンス測定

AD5933は、高精度インピーダンス・コンバータのシステム・ソリューションで、周波数発生器と1MSPSの12ビットA/Dコンバータ（ADC）を内蔵しています。周波数発生器では、既知の周波数で外部の複素インピーダンスを励起することができます。インピーダンスからの応答信号は内蔵のADCでサンプリングされ、内蔵のDSPエンジンで離散フーリエ変換（DFT）が行われます。DFTアルゴリズムは、各出力周波数で実数（R）と虚数（I）のデータワードを返します。

1度キャリブレーションを行えば、掃引時の各周波数ポイントでのインピーダンスの大きさと相対位相は、容易に計算できます。この計算は、実数と虚数のレジスタの内容を用いることで、チップ外で行われます。これらのレジスタの内容はシリアルのI²Cインターフェースから読み取ることができます。

アナログ・デバイセズから類似製品AD5934も提供しています：2.7～5.5V、250kSPSの12ビット・インピーダンス・コンバータで内部温度センサーを内蔵し16ピンSSOPパッケージに収納。 

アプリケーション

• 電気化学的解析
• 生体インピーダンス解析
• インピーダンス分光法
• 複素インピーダンス測定
• 腐食解析／保護機器
• 生体医学および自動車用センサー
• 近接センシング
• 非破壊検査
• 材料特性解析
• 燃料／バッテリの状態監視

掃引時の各周波数ポイントでのインピーダンスの大きさと相対位相は、次の2式から容易に計算できます。

インピーダンスの大きさ＝√ R² + I²
位相＝Tan^－1（I/R）

関連デバイス
AD5933：2.7～5.5V、1MSPS、12ビット・インピーダンス・コンバータ、温度センサー内蔵、16ピンSSOP

アプリケーション

• 電子化学的解析
• 生体電気インピーダンス解析
• インピーダンス・スペクトロスコピー
• 複素インピーダンス測定
• 腐食監視保護装置
• 生物医学的センサーおよび車載センサー
• 近接センシング
• 非破壊検査
• 材料特性解析
• 燃料電池 / バッテリの状態監視