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美信Maxim产品在健康管理方面的应用

介绍

几乎所有传统的临床监测体征信号,现在都可以通过可穿戴产品进行采集,精度水平也非常接近。传统信号包括: + 脉搏/心率 + 血氧 + 应力 + 心电图(EKG/ECG) + 体温 + 紫外光(皮肤照射)

产品
远程病人监护/生命体征补丁
脉搏血氧仪(SpO2)监视器
医用级可穿戴产品
不间断血糖监测仪(CGM)
血糖仪
数字温度计
数字听诊器
血压监测仪
应用
电源和电池管理
介绍

可穿戴产品中,电源系统必须能够调节电池的输出电压——电池是电压输出逐渐下降的电压源。稳压器的效率必须足够高,以最大程度利用电量,也必须提供设计要求的供电电压?沙涞鏛i+电池的可用电压范围为4.2V至大约3.2V。大多数可穿戴产品使用的主电源低于单节Li+电池的最低电压,所以主电源一般由降压型调节器提供?纱┐鞑分杏行┕δ芤蟮牡缪箍赡芨哂诘ソ诘绯靥峁┑牡缪梗缘缭垂芾砉δ鼙匦氚辽僖桓錾沟鹘谄鳌K蟮墓┑绲缪故咳【鲇谏璞福俗畲蟪潭忍岣咝剩詈媒缭吹缪沟耐ǖ朗抵磷钌佟

产品
处理器
介绍

功耗和处理能力是选择微处理器的重要标准,需要采用系统划分策略确定哪些系统功能最好集成到微控制器内部,哪些功能可通过外部方式处理。由于可穿戴设备读取人体信号,所以必须综合考虑所有的片上模拟im电竞体育 官方网站,以确保高精度处理弱小信号。

产品
传感器及传感器接口
介绍

人体传感器输出信号的幅值非常低,为毫伏和微安级。用于可穿戴产品的集成im电竞体育 官方网站将带放大功能的传感器与转换im电竞体育 官方网站组合到单芯片或封装内。这些小尺寸、高精度方案能够提供较大幅值的模拟输出或串行数字输出。

产品
精选产品
适用于可穿戴和IoT应用的超低功耗Arm?Cortex?M4FPU微控制器,集成512KB闪存和160KB SRAM
超低功耗Arm? Cortex?-M3,集成医疗传感器模拟前端、高级硬件安全保护、256KB闪存和32KB SRAM。
适用于可穿戴和IoT应用的超低功耗Arm?Cortex? M4FPU微控制器,集成2MB闪存和512KB SRAM以及高级加密硬件引擎。
高灵敏度脉搏血氧仪和心率传感器
高性能、超低功耗、ARM Cortex-M4F FPU微控制器,适用于可充电设备
可穿戴充电管理方案
方案
介绍

医疗成像机器向人体发送复杂的信号,然后接收并处理发射信号回波,生成体内器官、血流或骨骼结构的影像。我们的高性能信号链器件提供发送和接收成像信号的变送器,以生成高分辨率图像,提高诊断和治疗水平。

产品
Medical Ultrasound
Medical Camera & Endoscope
X-Ray
Computed Tomography (CT) Scan
Magnetic Resonance Imaging (MRI)
Positron Emission Tomography (PET) Scan
应用
超声成像收发器
介绍

+ 通过发射超声能量进入人体,接收并处理反射信号,相控阵超声系统可以生成体内器官和结构的图像,映射血液流动和组织运动,同时提供高准确度的血流速度信息。 + 传统设计中,构建这样的成像系统需要大量的高性能相控阵发射器和接收器,使得车载设备体积庞大且价格昂贵。近年来,随着集成工艺的进步,设计人员能够获得小尺寸、低成本、便携化成像系统方案,并可达到接近大型成像设备的性能指标。 + 而新的设计挑战依然存在,即将这些方案集成到小封装尺寸,同时提高系统性能和诊断能力。

产品
MRI成像 — RF脉冲发送器
介绍

+ MRI发送器生成氢质子共振所须的RF脉冲。发送激励脉冲的频率范围和梯度场决定了图像切面的宽度。典型的发射脉冲输出信号的带宽相当窄:±1kHz。产生这种窄频脉冲所要求的时域波形类似于传统的同步信号。这种波形通常是由基带产生的数字信号,然后利用混频器上变频到合适的中心频率。传统的发送器需要低速数/模转换器(DAC)来生成基带波形,该信号的带宽相对较窄。 + DAC技术的进步使得其它发送结构成为可能。超高速、高分辨率DAC可用于直接生成高达300MHz的发射脉冲。因此,现在可以在数字域完成宽带波形的生成和信号上变频。

产品
MRI成像 — RF脉冲接收器
介绍

+ RF接收器用于处理接收器线圈的信号。大部分现代MRI系统均有六个或更多接收器处理约1MHz至300MHz的信号,频率范围主要取决于施加的磁场强度。接收信号的带宽较窄,通常低于20kHz,取决于梯度场的量级。传统的MRI接收器配置为低噪放大器(LNA),后面是混频器。混频器把目标信号载频降至低IF频率,然后由高分辨率、低速模/数转换器(ADC)转换。在接收器架构中,ADC具有相对较低的采样率,低于1MHz。由于降低了带宽要求,具有较高的1MHz至5MHz采样率的ADC即可用于转换多个通道,通过模拟多路复用器将接收通道分时复用到一个ADC进行转换。 + 随着更高性能ADC的出现,也促进了接收器架构的改进。高输入带宽、高分辨率ADC的采样率高达100MHz,可以直接采样信号,从而不再需要在接收链路内添加模拟混频器。

产品
MAX30205评估系统
12通道、高压、智能传感器数据采集接口
14通道、高压数据采集系统
体温传感器
24μA IQ 独立式电量计,集成保护器
5.1μA、ModelGauge m5 EZ多节电池电量计
业界唯一的ASIL级摄像机保护器,集成基于I2C的诊断功能
超小尺寸、3.2MHz、双通道、500mA、摄像机?橥ㄓ肞MIC
36V、600mA、微型Buck转换器,3.5?A IQ
隔离型、24V至5V、12.5W、无光耦反激电源
方案

磁共振成像(MRI)系统能够提供清晰的人体组织成像、系统检测,并处理氢原子在强磁场中受到共振磁场激励脉冲激发后所生成的信号。氢原子核的自旋运动决定了它自身的固有磁矩,在强磁场作用下,这些氢原子将定向排列。简单来说,可以把静态磁场中的氢原子核看作一条拉紧的绳子。原子核具有一个共振频率或“Larmor”频率,具体取决于本地磁场强度。如同一条绳索在外部张力作用下发生共振。在典型的1.5T MRI磁场中,氢原子的共振频率近似为64MHz。

通过发射超声能量进入人体,接收并处理返回的反射信号,相控阵超声系统可以生成体内器官、组织成像,映射血液流动和组织运动,同时提供高准确度的血流速度信息。传统设计中,构建这样的成像系统需要大量的高性能相控阵发射器和接收器,使得车载设备体积庞大且价格昂贵。近年来,随着集成工艺的进步,设计人员能够获得小尺寸、低成本而且高度便携的成像系统方案,并可达到接近大型成像设备的性能指标。而新的设计挑战依然存在,即在进一步提高方案集成度的同时提高系统性能和诊断能力。

介绍

用于诊断和治疗设备的医疗产品往往包含传感器、电机、泵及执行器?煽啃浴⒕取⒆既范群统杀臼歉檬谐×煊虻闹匾刈⒛谌荨N颐翘峁┛矸旱哪D夂偷缭碔C,用于驱动和控制这些产品中的传感器和执行器。

应用
流量监测
介绍

医疗应用领域的流量监测一般采用两个或多个压力传感器变送器,然后监测并比较实测压力,从而判断是否有流量通过。医疗应用中称为“阻塞传感器”的特殊传感器用于检测医用导管内的微小压力变化。

产品
电源和电池
介绍

众多医疗应用,尤其是保证与远端传感器和执行器通信的应用,也需要隔离电源,以缓解瞬变电压、EMI以及不同地电位的影响。

产品
泵与电机控制及监测
介绍

+ 许多医疗应用要求高精度控制输液泵流量的电机。蠕动泵和注射泵用于严苛的输血、注射临床环境,这些泵通常由系统控制步进电机或BLDC电机驱动。 + 连续正气压(CPAP)设备利用转速大约为30krpm的电动风机产生正气压。电机必须快速改变转速,需要监测绕组,以防过热。

产品
压力和温度检测
介绍

大多数诊断和治疗设备要求能够检测压力和温度。与工业应用相比,监测压力和温度范围通常较窄,所以信号链采用10至12位数据转换器一般就足够了。但这类应用对测量精度有极高要求。

产品
精选产品
12位和10位多通道、低功耗、高速SAR ADC
60V、5A、内置FET的同步Buck转换器
高速、半桥MOSFET驱动器
基于OCV的独立式电量计
方案

输液泵是一种医疗设备,高精度控制液体注入患者体内。输液泵通常调节从IV包通过输液管的流量,并将其注入到患者体内。输液泵的类型有很多,包括病人自控镇痛泵(PCA)、橡胶泵、注射泵、肠内营养泵以及胰岛素泵。这些输液泵被广泛用于医院、疗养院等临床机构,以及包括家庭在内的门诊治疗机构。

+ 连续正气压呼吸机(CPAP)是一种用于治疗睡眠呼吸暂停症的主要手段。 + CPAP呼吸机包括一个小型风机,用于产生一定的正空气压力,该气压被引入睡眠呼吸暂停症患者的口腔,保持呼吸道敞开,缓解或消除呼吸暂停症状。

+ 脉搏血氧仪检测血流中的血氧饱和度。由于血氧饱和度能反应心、肺等早期医疗问题,所以该读数作为一项通用健康监测指标非常有用。 + 其工作原理基于血液中的血红蛋白对光的吸收特性。氧合血红蛋白吸收的红外光比红光多,而脱氧血红蛋白吸收的红光比红外光多。因此,血氧仪中的红光和红外线LED交替发出光线,光电二极管接收没有被吸收的光信号。光电二极管接收到的红光和红外光的比值用于计算血液中含氧的百分比。根据动脉血流的脉动特性,测量期间还确定、显示脉搏速率和强度。 + 对反射的光信号进行算法处理,确定血氧饱和度。大多数脉搏血氧仪显示检测到的血氧水平和脉搏。有些产品提供记录功能,有些产品则提供无线功能,与主机进行通信,以用于较大的显示屏。

+ 透析机执行大部分肾脏的功能,去除血液中的有害成分,主要用于永久或暂时性肾功能衰竭患者。 + 工作时,患者血液不断从动脉、大静脉或经过手术改良的静脉中泵出,流入到透析机,以允许高血流速率。血液进入透析机之前,添加肝磷脂以防止凝血。注射泵用于高精度控制肝磷脂传送速率。 + 然后血液进入透析机,在透析机内,血液流经大表面积的半渗透膜,半渗透膜的另一侧为透析液溶剂。维持半渗透膜上的压力梯度以确保化合物以正确的速率流出和流进血液。血液经过透析机的净化和平衡之后,流过防气阀以便在返回患者体内之前去除所有气泡。监测血压、血氧饱和度,有时还要监测血细胞比容水平(血细胞浓度)以确保系统工作正●!⒒颊甙踩N迪肿罡咝剩ぷ髌诩洌孪实耐肝鲆翰欢洗油肝龌斜贸觥

+ 血糖仪是检测血液样本中血糖含量的手持式仪器,主要供糖尿病患者使用。 + 当今市场上有连续式和离散式(单次测试)两种血糖仪。此外,连续式血糖仪必须凭处方使用,利用皮下电化学传感器以可编程的间隔进行采样测量。 + 单次测试血糖仪使用电化学或光学反射法测量血糖水平,单位为mg/dL或mmol/L。绝大多数血糖仪为电化学仪器。电化学试纸具有电极,对其施加高精度偏置电压。施加电压引起试纸发生电化学反应,产生与血液中血糖浓度成比例的电流。然后将电流转换为血糖浓度进行显示。

血气分析仪用于量化、分析血液中的各种气体,监测、分析患者的状况,其工作原理与血糖仪类似。化学试剂与血液样本相混合,利用光传感器或电化学传感器对其进行检测。将血液样本的读数与校准后的试剂进行比较,确定结果。

简介
用于非便携式监测的医疗健康产品往往包含传感器、电机、泵及执行器。由于这些产品连接到恒定电源,为了保证病人和护理人员的安全,通常要求电源和信号隔离。Maxim提供较宽范围的模拟、电源和保护IC,广泛用于驱动执行器、监测传感器和认证耗材。
产品
多参数监测仪(MPM)
脉搏血氧仪(SpO2)监测仪
血液分析仪器
参考设计和产品
简介
作为快速增长的医疗和健康细分市场,可穿戴设备能够以创新和不易察觉的方式进行持续监测,提供更为完整的病人健康信息,同时保证其日常生活方式。Maxim的医疗健康方案包括先进的传感器、数字处理和高效电源管理器件,使可穿戴产品突破生命体征监测的极限,且尺寸更小、电池寿命更长以及拥有高精度临床性能。
产品
输液泵
胰岛素泵
连续正气压呼吸机(CPAP)
便携式呼吸设备
除颤器
除颤器
呼吸机
参考设计和产品
健康医疗物联网(IoT)
介绍

随着当今医疗保健技术的研究和发展,远程病人监测和诊断未来将在一定程度上替代医生问诊。像贴片一样小巧的可穿戴设备可用于测量生命体征,甚至可能进行治疗。使这些成为现实,依靠的是一系列传感器、低功耗微处理器,以及保护被收集和传输的所有敏感数据的嵌入式安全技术。

应用
检测
介绍

检测方案通过监测各种健康参数,例如心率、血氧水平和血压,提高人们的生活质量。人体传感器输出信号的幅值为毫伏和微安范围。用于可穿戴健康应用的集成器件将带放大功能的传感器与转换im电竞体育 官方网站组合到单管芯或封装之中。这些小尺寸、高精度方案提供较高幅值的模拟输出或串行化数字输出。

产品
处理
介绍

电源使用和处理能力是微处理应用的重要选择标准,为了确定哪些系统功能最好集成到微控制器,哪些功能可通过外部方式处理,最有效的方式是采用系统划分策略。由于可穿戴健康设备读取人体信号,所以必须考虑所有的片上模拟im电竞体育 官方网站,以确保能够高精度处理低电平信号。

产品
电源
介绍

鉴于健康监测系统的小型化——例如医疗贴片和其他可穿戴设备——低功耗和长电池寿命至关重要。这些设备中的电源系统必须能够调节电池的输出电压——电池是电压输出逐渐下降的电压源。调节器的效率必须足够高,以最大程度利用电量,并且也必须提供设计要求的所有电压轨?沙涞鏛i+电池的可用电压范围为4.2V至大约3.2V。大多数可穿戴产品使用的主电源低于单节Li+电池的最低电压,所以主电源一般由降压型调节器提供?纱┐鞑分杏行┕δ芤蟮牡缪箍赡芨哂诘ソ诘绯靥峁┑牡缪梗缘缭垂芾砉δ鼙匦氚辽僖桓錾剐偷鹘谄鳌R蟮牡缪构焓咳【鲇谏璞福俗畲蟪潭忍岣咝剩詈媒缪构斓淖苁拷抵磷钌佟

产品
安全
介绍

必须对可穿戴设备和医疗系统收集和传输的敏感个人数据加以保护,预防越来越常见的安全漏洞。Maxim的嵌入式安全技术能够有效防止篡改、克隆、假冒以及其他恶意攻击。

产品
精选产品
MAX30205评估系统
内置1-Wire SHA-256和512位用户EEPROM的安全认证器
高灵敏度脉搏血氧仪和心率传感器
超低功耗、单通道集成生物电势AFE
带有I2C SHA-256和3Kb用户EEPROM的安全存储器
Lucia li
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2021-07-16