超低電力、シングルチャネル集積型生体電位(ECG、R-R、およびペース検出)および生体インピーダンス(BioZ) AFE

説明

EE-Sim^®を使って設計とシミュレーションを行う:

MAX30001は、ウェアラブルアプリケーション用の完全な、生体電位および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、医療およびフィットネスアプリケーション用に高性能を提供し、超低電力によって長いバッテリ寿命を実現します。MAX30001は単一の生体電位チャネルで、心電図(ECG)波形、心拍数とペースメーカーのエッジ検出、および呼吸の測定が可能な単一の生体インピーダンスチャネルを提供します。

生体電位および生体インピーダンスチャネルはESD保護、EMIフィルタ、内蔵リードバイアス、DCリードオフ検出、スタンバイモード時の超低電力リードオン検出、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。ソフト起動シーケンスによって、大きい過渡が電極に流入しないことを確保します。両方のチャネルは、高い入力インピーダンス、低ノイズ、高CMRR、可変利得、各種ローパス/ハイパスフィルタオプション、および高分解能アナログ-デジタルコンバータも備えています。生体電位チャネルはDC結合され、大きい電極電圧オフセットに対応可能で、除細動や電気外科などのオーバードライブ状態から迅速に回復するための高速リカバリモードを備えています。生体インピーダンスチャネルは設定可能な電流ドライブを内蔵し、一般的な電極との組み合わせで動作し、2または4電極測定が可能な柔軟性を備えています。また、生体インピーダンスチャネルはACリードオフ検出も備えています。

MAX30001は30ピンウェハレベルパッケージ(WLP)で提供され、0℃～+70℃の民生用温度範囲で動作します。

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MAX30001EVSYSによる生体インピーダンス(Bio-Z)の測定方法

MAX30001による生体電位およびBioZの高精度測定

主な特長

• IEC 60601-2-47:2012準拠システムで使用可能
• 高分解能データコンバータを備えた医療グレードECGおよびBioZ AFE
  • 15.9ビットのENOBと3.1µV_PP (typ)のノイズ(ECG)
  • 17ビットのENOBと1.1µV_PPのノイズ(BioZ)
• 現実的条件でのCMRRの大幅な向上と高い入力インピーダンスによってドライスタートを改善
  • 完全差動入力構造(CMRR：100dB以上)
• 高い入力インピーダンスによってコモンモード-差動モード変換の向上を提供
• 高い入力インピーダンス(1GΩ以上)によって非常に低いコモンモード-差動モードを実現
• 高い電極インピーダンスによって入力におけるドライスタート時の信号減衰を最小化
• ±650mV (1.8V、typ)の広いDCオフセット範囲によって多様な電極と組み合わせて使用可能
• 広い65mV_P-P (ECG)および90mV_P-P (BioZ)のACダイナミックレンジによって、モーション/ダイレクト電極ヒットが存在する場合の飽和を防止
• 競合ソリューションと比べてバッテリ寿命を延長
  • 85µW (電源電圧1.1V時、ECG)
  • 158µW (電源電圧1.1V時、BioZ)
• リードオン割込み機能によって、有効なリード状態が検出されるまでµCをディープスリープモードに維持することが可能
  • リードオン検出電流：0.7µA (typ)
• 割込み機能を備えた心拍数検出の内蔵によって、µCでのHRアルゴリズムの実行が不要
  • 高モーション環境における超低電力での堅牢なR-R検出
• 設定可能な割込みによって、各心拍時にのみµCをウェイクアップし全体的なシステム電力を削減することが可能
• 高精度によってより生理学的なデータ抽出が可能
• 32ワード(ECG)および8ワード(BioZ)のFIFOによって、256msの間MCUをパワーダウン状態にしたままで完全なデータ収集が可能
• 高速SPIインタフェース
• シャットダウン電流：0.6µA (typ)

アプリケーション/用途

• 生体認証およびECGオンデマンドアプリケーション
• フィットネスアプリケーション用チェストバンド心拍数モニタ
• インピーダンスベースの心拍数検出
• 呼吸および水分量モニタ
• 不整脈検出用シングルリードイベントモニタ
• 入院患者/外来患者監視用シングルリードワイヤレスパッチ