1、可穿戴和临床生命体征监测技术 1议题 生命体征监测简介 可穿戴式生命体征监测技术 生命体征监测应用案例 生物电信号测量 ECG和心率监测 PPG/光学测量 光学信号链 分立式与集成式模块 HRM/HRV与SpO2 生物阻抗测量 皮肤电活动(EDA) 人体阻抗分析(BIA) 运动检测总结 2测量生命体征是为了观察人的状态数值需要在某个范围以内（范围与年龄有关）生命体征有助于医生得出正确的诊断结论在用药和治疗期间测量生命体征是为了监测（所需）效果增加对个人健康状况的认识为什么要测量生命体征？ 生命体征主要有 心率50-80BPM 血压120/80 体温37-38C 呼吸率12-20次/m3生命体征

2、参数测量趋势4临床生命体征监测高性能FDA/CE认证以病人为中心在医院实施运动健身遥测 高性能FDA/CE认证以病人为中心在医院/家里实施低性能无监管个人兴趣ECGSpO2CO2呼吸率体温血压ECGSpO2心率监测计步运动分析皮肤温度 EDA医院里 医院外 可穿戴式生命体征监测专业/半专业市场远程监测有监管ECG、心率、呼吸率、SpO2、EDA、运动、体温生命体征监测机会无处不在汽车军事家里运动健身医疗 安防 生活辅助 5可穿戴式生命体征监测的必要技术6生命体征压力水平人体成分活动水平MEM运动检测阻抗测量阻抗/光学测量光学/生物阻抗/生物电信号生物电测量77生物电位测量一个心跳周期 u P-

3、波： 心房收缩 u QRS： 心室兴奋u T-波： 心室激动后的复原活动 8AFE +ADC半电池、基线、呼吸等50/60ECG通带频率功率ECG信号AFE信号与干扰因素50/60RFECG通带半电池、基线等频率功率起搏呼吸载波ESISDEFIB.RF主要电气要求主要电气要求带宽0.05-150 Hz幅度1-10mVpkpk噪声RTI10Vpkpk差分输入电压范围 1V品质因数：SNR/uWECG信号9AD8233超低功耗单引脚ECG前端64 BPMADUCM3029特性双极点高通滤波器 消除电极直流失调可选截止频率(0.05至10Hz)三阶低通滤波器集成快速恢复电路(FR)交流和直流导联脱落

4、检测集成右腿驱动(RLD)工作电压：1.7-3.5V（由电池直接供电，无需稳压器） 正常模式：50A关断模式：1uA微型2mm x 1.7 mm WLCSP封装u 目标应用u 健身及运动心率监测u 便携式远程家用ECG测量系统u 任何低端心脏系统AD823310通过带宽与时间响应运动(7-25Hz)监测(0.5-40Hz)诊断(0.05-150Hz)目标频段因应用案例而异：11快速恢复功能 12光学测量 13用于测量HRM和HRV的PPG检测技术 PPG：光学容积描述术 = 用于监测心血管体系压力和容积的方法透射法：在被检测部分两侧相对放置发射器和接收器。光沿肌肉传播，然后在传感器另一侧予以捕

5、捉。反射法：在被检测部分同一侧放置发射器和接收器。光穿过皮肤，其中一部分被反射到传感器上。透射法反射法交流分量直流分量动脉直径传感器PPG信号用PPG测量血氧饱和度(SPO2)uSpO2为完全饱和的氧合血红蛋白(HbO2)与总血红蛋白(HbO2 + Hb)的比例，表示为百分比l典型读数范围为70%-100%uSpO2根据人的呼吸状况以及血液循环状况上下波动波长(nm)吸收率15光接收信号链与ADPDxxxx系列LEDTXLEDPDRXLED控制AFEADC控制寄存器原始数据LED光传感器ADPD22xx光学模块ADPD14x/17x/18x光AFEADPD10 x/108x16光学系统设计挑战

6、17环境光的干扰 外部光源干扰接收信号 通过机械设计予以抵消 采用智能环境光抑制技术运动伪影 集成补偿运动传感器(ADxL362) 通过机械设计减少运动伪影人体生理机能 人体部位决定应用案例 部位和应用案例决定光学设计机械设计和光信号路径 决定最佳光电二极管尺寸及LED波长 最佳PD/LED间距 限制光学串扰限制（ILP=内部光污染）光学模拟前端和路线图18ADPD105/106/1074个光学RX通道3个LED电流源（最高250mA）模拟环境光抑制I2C和SPI选项EDA功能SNR/瓦特比提升2.7倍电池寿命更长更多的触发选项已量产 ADPD1080/ADPD1081噪声和功耗均有改善PSR

7、R性能更强具备低压绿色LED运行能力增强了ECG等高灵敏度电压测量功能引脚和寄存器兼容ADPD10X系列零件。刚发布 分立式解决方案灵活选择光电二极管/尺寸和LED波长可优化RX/TX传感器位置需要光学/机械和电子设计资源可能需要镜头和塑料通常需要多次迭代设计集成式模块传感器尺寸固定配置选项与PD和LED的位置受限设计速度快，上市时间短需要的设计知识较少玻璃窗后的优秀解决方案小尺寸设计光学信号链：使用分立式模块还是集成式模块？LEDPDADPD19ADPD174GGI光学模块及其后续产品 玻璃窗下性能最佳的模块！ADPD174GGI：已发布面向腕部PPG的全集成式模块近距IR LED低ILP（

8、光学串扰），在透明容器后实现出色性能ADPD188GG：已发布相同功率下，交流SNR性能提升3至6倍（深色皮肤）超薄设计更强的“在皮”检测能力支持PD内环境抑制，实现超低噪声PSRR性能更强分离ECG输入，精度更高具备低压绿色LED运行能力（消除升压转换器）20ADPD188GGZ：面向光学HRM/HRV的光学模块完整的光学模块，基于ADD108x + 分立式光学器件模块尺寸：3.8mmxx 5.0mm x 0.9mm2个绿色LED，2倍PD + IR截止滤波器2个辅助输入优化的SNR性能3个LED电流源（各370mA）21特性 目标应用光学HRM / HRV反射式SpO2测量 连续血压(CN

9、iBP)测量ADPD系列成员概述产品型号产品型号目标应用目标应用光电二极管输入光电二极管输入集成集成 光电二极管光电二极管LED/通道通道注释注释ADPD103BCPZADPD103BCBZ通用光学通用光学AFE4 (x2)通道通道1 (x2)通道通道否否3个电流源个电流源4mmx4mm LFCSP2.5x1.4mm WLCSPADPD105/6/7第二代光学第二代光学AFE4 (x2)通道通道1 (x2)通道通道否否3个电流源个电流源I2C / SPI接口接口增强的增强的SNR性能性能ADPD1080/81第三代光学第三代光学AFE4 (x2)通道通道否否3个电流源个电流源增强的增强的SNR

10、-功率功率/PSRR性能性能ADPD142RGADPD142RI心率监测心率监测SPO24x0.3mm2是是1x红，红，1x绿绿1x红，红，1x IRADPD144RISPO24x0.3mm2是是1x红，红，1x IR增强的增强的ILP性能性能ADPD153GGRIZ心率监测心率监测1x0.9mm21x0.3mm2是是1x红，红，1x IR2x绿绿分拆窗分拆窗ADPD173GGIZ心率监测心率监测1x0.9mm21x0.3mm2是是1x IR / 2x绿绿增强的增强的ILP性能性能ADPD174GGIZ心率监测心率监测1x1.2mm2是是1x IR / 2x绿绿增强的增强的ILP性能性能ADP

11、D18xGGZ心率监测心率监测/近程检测近程检测 1x0.4mm21x0.8mm2是是2x绿绿增强的光学性能增强的光学性能/辅助输入辅助输入 22同步ECG和PPG，适用于无创式血压监测 23光学评估板 24EVAL-ADPD105Z-GEN器件板1.8VI2CEXT IRQ光学系统ADPDVLED1.8VSPIEXT IRQADXL362EVAL-ADPDUCZ接口板EVAL-ADPDxxx生物阻抗测量2525各种生物阻抗测量应用案例应用与要求BCM/BIA（身体成分测量/生物阻抗分析） 细胞应用 不同组织类型：脂肪型、肌肉型、水型、骨型等 50kHz激励信号 一天两次非连续放松压力活动高阻

12、态低阻态EDA/GSR（皮肤电活动/皮肤电反应） 皮肤（表面）信息 DC至200Hz激励信号 始终在线型应用连续。 压力和睡眠监测水合 细胞应用 不同的体液房室：ICF、ECF、ISF、等离子等。 频率（50kHz、100kHz、150kHz、200kHz） 连续检测和现场检测应用。26用于测量压力水平的皮肤电活动为什么压力很重要？ 失眠 饮食紊乱 抑郁 焦虑和恐慌发作 感冒和病毒 循环系统疾病 全身或局部感染 糖尿病 心脏病 癌症27http:/ 转向价值更高的医疗健康模式32可穿戴式设备中的MEMs(24/7)运动跟踪/曲线绘制运动伪影抑制计步燃烧卡洛里跌倒检测经典HCR应用案例AED支持

13、假肢控制血压监测（电平控制）ADXL362微功率三轴，2g/4g/8g数字加速度传感器 业内功耗最低的MEMS加速度计超低功耗300 nA运动激活唤醒模式 3.0 A，可覆盖高达400Hz的完整ODR（12位分辨率） 10nA待机电流内置多种系统级节能功能，包括： 用于运动激活的可调阈值休眠/唤醒模式多采样活动检测，消除“误检”运动深度嵌入式FIFO最大程度地减轻主机处理器负荷 连续采样，ODR最高达400Hz，无欠采样或混叠！12位分辨率：1 mg/LSB 2g范围噪声低至175 g/Hz 宽电源和I/O电压范围：1.6 V至3.6 V 通过外部触发器进行加速度采样同步 小尺寸、薄型(3 mm x 3.25 mm x 1.06 mm)封装33一站式服务满足可穿戴式生命体征监测需求 3472bpm75bpm77bpmPPG：ADPD1xx系列ECG：AD823x / ADAS1kEDA/GSR：AD59xx / M350运动：ADxL36x系列皮肤温度：ADT7xxx模块化设计ADI健康平台谢谢观看！ADI中国地区技术支持热线：4006 100 006ADI中国地区技术支持信箱：ADI样片申请网址：http:/