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
大家准备好
点击一下视频，开始听讲吧！
↓↓↓
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
获取更多ADI 相关的产品资源，请参阅：
- AFE模拟前端 ADPD4100 和ADPD4101
- AD8233 ECG 心率监视仪 IC
- AD5940 高精度、阻抗&电化学前端
- ADP5360 超低功耗电量计、电池保护、降压和升降压功能的先进电池管理PMIC
- ADP5350 电源管理 IC
- LTC4124 无线锂离子电池充电器
- ADXL362 MEMS 加速计
- ADT7422 高精度数字温度传感器
- ADA4505-2 双通道微功耗放大器
- ADuCM3029 32 位 ARM® Cortex®-M3 微控制器
- 多参数生命体征监测
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：