MAX30003: энергоэффективная микросхема одноканального аналогового интегрального входного интерфейса измерения биопотенциалов ЭКГ

Микросхема MAX30003  — это комплексное решение аналогового входного интерфейса (Analog Front End, AFE) препроцессора для измерения биопотенциалов для носимых приложений, имеющих непосредственную связь с телом человека. Она предлагает высокую производительность для медицинских и  фитнес-приложений с ультранизким энергопотреблением и может функционировать автономно в  течение длительного времени.

Микросхема MAX30003  представляет собой одноканальное устройство для снятия биопотенциалов, обеспечивающее получение данных электрокардиограммы (ЭКГ) и  определения частоты сердечных сокращений.

Канал для измерения биопотенциала имеет встроенную защиту от  электростатических разрядов, фильтр электромагнитных помех, внутренний источник смещения для электродов. Кроме того: опция обнаружения плохого контакта электродов с анализом по  постоянному току и  обнаружение подключения электродов в ждущем режиме содержит необходимые для функционирования калибровочные напряжения для встроенной самодиагностики. Функция плавного включения питания гарантирует, что на чувствительные электроды не будет поступать большое напряжение в  следствие переходных процессов.

Конфигурируемые прерывания позволяют пробуждать МК только при снижении ритма сердечной деятельности или включении всей системы. Функция прерывания от  электродов позволяет контроллеру дольше находиться в  спящем режиме с отключенным таймером RTC.

Кроме того, вход для снятия биопотенциалов имеет высокий входной импеданс, низкий уровень шумов, высокий уровень подавления синфазных помех (CMRR), программируемое усиление, различные параметры фильтров низких и  высоких частот, а  также аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с  высоким разрешением. Канал снятия биопотенциалов подключен по постоянному току и может выдерживать большие смещения напряжения на  электродах, а  кроме того, для возврата из  условий перегрузки, таких как воздействия при дефибрилляция и электрохирургии, он имеет быстрый режим самовосстановления.

Рис. 1 . Схема включения MAX30003

Микросхема MAX30003  выпускается в  28 -выводном корпусе TQFN и  30-выводном корпусе WLP, диапазон рабочих температур — 0…+70 °C.

Особенности и преимущества:

• аналоговый входной интерфейс AFE для электрокардиографов профессионального уровня с преобразователем данных высокого разрешения;
• эффективное разрешение 15,5 бит с уровнем шумов 5 мкВ (двойная амплитуда);
• минимальное ослабление сигнала при сухом измерении, благодаря высокому импедансу входов для подключения электродов и максимальному уровню по давления синфазных помех (CMRR);
• дифференциальный вход с CMRR >100 дБ;
• гарантия (благодаря высокому входному импедансу) преобразования синфазного сигнала в дифференциальный с малой погрешностью;
• высокое входное сопротивление – (> 500 МОм), что обеспечивает чрезвычайно низкие искажения при переходе из синфазного в дифференциальный режим;
• минимальное ослабление входного сигнала от сухого контакта из-за высокого входного импеданса;
• расширенный диапазон смещения ±650 мВ (1,8 В тип.), позволяющий использовать разнообразные электроды;
• высокий динамический диапазон по напряжению переменного тока 65 мВ (двойная амплитуда) защищает AFE от насыщения в условиях движения или при прямом соударении электродов;
• увеличенное время автономной работы по сравнению с конкурирующими решениями;
• потребление 85 мкВт при напряжении питания 1,1 В;
• функция прерывания от электродов, позволяющая контроллеру дольше находиться в спящем режиме с отключенным таймером RTC до тех пор, пока не будет достигнуто правильное состояние точки подключения;
• ток обнаружения подключения электрода 0,7 мкА (тип);
• встроенный алгоритм контроля пульса с функцией прерывания, устраняющий необходимость запуска алгоритма HR на микроконтроллере;
• надежное детектирование интервала R-R в условиях резких движений при сверхнизком потреблении энергии;
• Конфигурируемые прерывания позволяют пробуждать МК только при обнаружении снижения ритма сердечной деятельности или включении всей системы, что уменьшает общую энергию, потребляемую системой;
• высокая точность, позволяющая получить больше физиологических данных;
• буфер FIFO на 32 слова, позволяющий пробуждать микроконтроллер каждые 256 мс с полной загрузкой ЭКГ;
• высокоскоростной интерфейс SPI;
• ток потребления в дежурном режиме 0,5 мкА (тип.).
  
  

  Рис. 2. Блок-схема MAX30003

Области применения:

• приложения биоидентификции и устройства требующие вывода ЭКГ;
• мониторы сердечного ритма для фитнес-приложений;
• мониторы для обнаружения аритмии;
• отдельные беспроводные датчики в виде накладок для домашнего и стационарного мониторинга состояния сердечной деятельности.

Заказать образцы.