可穿戴设备传感器模拟前端“专精化”升级,开启个人健康监测新纪元

MEMS 2024-07-26 00:02

近年来,随着人口老龄化加剧以及大众对个人健康管理监测的日趋重视,智能手表等可穿戴设备因具有全天候和便携性等特质,正被定义成“腕上诊所”,增添更多实时监测生命体征的功能,包括心率、心电、血氧、体温、体脂等。其产品形态也更新迭代速度快,新功能、新技术不断涌现。

具体而言,市场对PPG(光电容积脉搏图)、ECG(心电图)、Bio-Z(生物阻抗)等监测技术的需求增长重点又略有不同。例如PPG技术在成人的穿戴设备里面几乎已经成为标配,甚至在儿童手表中也开始出现,目前行业内正在深挖PPG的极致应用;相比之下,心电图ECG技术更多则用于专业医疗领域,辅助去做医疗应用;生物阻抗Bio-Z技术看起来更多的则是下一代智能手环、手表的新兴功能,通过测量人体组织的阻抗来获取体脂率、肌肉率等指标,目前的应用场景也正在不断丰富。



ADI在可穿戴领域持续深耕,产品线不断丰富完善,此前推出了多合一的健康传感器模拟前端芯片ADPD7000,专为测量各种生命体征信号而设计,适用于可穿戴式VSM设备,皮肤电活动(GSR)测量、PPG、ECG、Bio-Z分析四合一,实现了更准确的血氧、心率、心电、体脂甚至是情绪反应等人体生理特征指标的监测。而近期,ADI在ADPD7000的产品基础上新推出了ADPD7008ADPD700X系列,围绕着PPG和Bio-Z功能的市场需求趋势进行了“专精化”升级


01
更灵活成熟的PPG方案


与ADPD7000“大而全”的产品不同,ADPD7008更专注于PPG技术,可以提供更纯粹的功能。由于PPG技术主要通过LED光源和光电传感器(PD)在手表上实现持续监测脉搏波,从而获取心率和健康信息,因此ADPD7008配备了8个LED和4个PD,提供了超过117dB的信噪比和从0.004Hz到9KHz的宽报点率,同时实现了更低的功耗和更高的性价比,能够适配各种心率捕捉算法的需求。

由于专注于单一功能,ADPD7008 PPG方案以其灵活性和成熟度满足了市场的需求,功耗也大幅降低,性价比更高,无论是高端、中端还是低端产品都能完美适配。

此外,ADI还提供了光学设计和布局仿真指导,以及自研的SCD(信号特征检测)活体检测算法方案,确保了产品的准确性和可靠性。在生产测试方面,ADI提供了包括白卡、灰卡、黑卡测试在内的产测指导,以及VSM Mini Client等工具,帮助厂商进行质量分析和不良品筛查。


02
聚焦Bio-Z极致性能


ADPD700X系列则是专注于Bio-Z功能的产品系列,这使得它可以灵活地与ADI或其他厂商的方案进行集成,无需改变现有的工程设计。由于专注于单一功能,ADPD700X芯片尺寸仅为2.2×1.8mm,外围部件也非常小。此外,ADPD700X集成了Lead-on硬件级检测和误差/寄生校准专利,无需依赖软件即可判断是否佩戴,该系列芯片还增加了对更多数字接口的兼容性,如I2C和SPI,可以支持更多的控制器,提升了产品的性能和通用性,同时性价比很高。

在功能实现上,ADPD700X主要支持基于人体成份检测的BIA(生物阻抗分析)技术与皮肤表皮的阻抗和皮电测量两类。

在BIA功能上,ADPD700X进行了多项升级,特别是在频率扫描和精度方面,例如使用不同的频率进行扫描可以实现不同深度的渗透,从而检测人体组织的阻抗状况。较高的频率能够穿透更深的组织,例如内脏器官,而较低的频率则更适合表皮阻抗的测量,通过返回的相位差数据,可以推导出体脂率等身体成分指标。通过ADI专利技术,ADPD700X能够显著减少误差,使得阻抗测量精度能够迅速达到2%以内。这种精度已经能够模拟真实使用情况下的效果,为人体成分分析和健康检测提供了可靠的硬件支持。

对于情绪检测的实现,ADPD700X主要利用EDA(皮电活动)的功能来分析用户的心理健康状态,包括情绪、压力、精神疲劳等。ADI开发的无损分离算法能够有效地识别出植物神经反应引起的皮肤表面变化,从而反映用户的情绪状态。例如在实际应用中,ADPD700X被用来评估驾驶员的情绪和压力水平。

在电路板设计上,ADI同样提供了详细的PCB Layout设计指导,包括规则、工艺信息和叠层设计建议,帮助客户实现最优的产品布局。



无论是ADPD7008还是ADPD700X,ADI一直秉承着 “本地开发&落地支持”的原则,所有的设计、所有的问题国内都有专门的人负责,最大程度帮助客户的产品实现,共同开启身心平衡新纪元。



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