ams OSRAM AS7058 Integrierte Analog-Front-Ends

Die AS7058 integrierten Analog-Front-Ends (AFEs) von ams OSRAM sind Bauteile zur Multivitalzeichenüberwachung, die ein vollständiges Photoplethysmogramm (PPG), Elektrokardiogramm (EKG), Körperimpedanz (BIA) und elektrodermale Aktivität (EDA) bieten. Mit dem PPG wird die Pulsfrequenz oder der Blutsauerstoff gemessen, indem es das Licht misst, das von den Blutgefäßen moduliert wird, wenn sie sich durch das Pulsieren des Blutes ausdehnen und zusammenziehen. Das EKG ist die Referenz für jede Messung des vom Herzen erzeugten Biopotentials. Bei der EDA kann man den Wassergehalt der Haut und bei der BIA die Körperzusammensetzung mit einem elektrischen System messen.

Das PPG-Erfassungssystem bietet bis zu acht LEDs und acht Fotodiodeneingänge. Zwei programmierbare 8-Bit-Hochstrom-LED-Treiber mit vier Strombereichen versorgen die LEDs. Darüber hinaus kann ein einzigartiges Lasersicherheits-Unterstützungssystem aktiviert werden, das die Verwendung eines VCSEL-Chips als Lichtquelle ermöglicht. Die Fotodioden können mit zwei 20-Bit-ADCs synchron ausgelesen werden. Der AS7058 enthält eine Umgebungslichtunterdrückungsmethode, die als erweiterte automatische Offset-Steuerung (AAOC) bezeichnet wird. Diese Methode ermöglicht es dem System, sich an das Umgebungslicht anzupassen, bevor die Messung beginnt. Dies minimiert Datenverluste aufgrund des Sättigungseinflusses des Umgebungslichts.

Der EKG-Kanal verfügt über eine hohe Eingangsimpedanz, eine programmierbare Verstärkung, ein geringes Rauschen, ein hohes CMRR, einen Anti-Aliasing-Tiefpassfilter und einen hochauflösenden 20-Bit-ADC. Er ist gemäß den Überwachungsanforderungen der IEC 60601-2-47 Ambulante elektrokardiographische Systeme ausgelegt.

Der BIA-Kanal verfügt über einen Tiefpassfilter und eine Kalibrierroutine. Darüber hinaus bietet der Kanal eine hohe Eingangsimpedanz, ein geringes Rauschen, eine programmierbare Verstärkung, Tief-/Hochpassfilteroptionen und teilt den hochauflösenden ADC mit dem EKG-System. Mehrere Erregerstrombereiche und Frequenzen sind ebenfalls verfügbar.

Der AS7058 von ams OSRAM bietet DC- und AC-Ableitungserkennung für das EKG, ein flexibles Taktsystem und einen PLL. Die drei eingebauten ADCs sind synchronisiert. Die Bauteile sind in einem 42-Ball Wafer-Level-Chip-Scale-Gehäuse (WLCSP) mit den Maßen 2,82 mm x 2,55 mm erhältlich und arbeiten über einen Temperaturbereich von -40 °C bis +85 °C.

Merkmale

Hochflexible LED-/Fotodioden-Konfiguration mit bis zu 8 LED-Ausgangspins und 8 Fotodioden-Eingangspins
Kleines Wafer-Level-Chip-Scale-Gehäuse (WLCSP)
Integriertes rauscharmes Analog-Front-End für Elektrokardiogramm-Signalerfassung (EKG)
Synchronisierte PPG- und EKG-Erfassung ermöglicht Blutdruckmessungen
Rauscharmes Analog-Front-End für PPG-Übernahme mit hervorragender Herzfrequenz-Messqualität
Eine unabhängige Körperimpedanz- und ein elektrodermisches Aktivitätssystem sind enthalten, das die Körperzusammensetzung und den Wassergehalt der Haut misst

Ein Hardware-Sequenzer entlastet den Prozessor mit einem einstellbaren LED-Treiber mit Stromsteuerung und langer Betriebszeit
2 PPG-Kanäle, die im Parallelmodus verwendet werden können, sind verfügbar
Erfasst mehrere parallelgeschaltete Biosignale, entweder EKG, BIA oder EDA (GSR) und 2 PPG-Kanäle, getrennt und gleichzeitig verwendbar
Enthält Offset-Unterdrückung für das PPG-Signal, erweiterte automatische Offset-Steuerung

Applikationen

Tragbare Vitalzeichenmonitore
Fitness-Bänder
Smart Watches
Herzfrequenzmessgeräte
Hearables
EKG-Überwachung

Medizinische Pflaster
Pulsoximeter
Einzel- und Mehrfrequenz-Körperimpedanz-Bauteile
Bewertungen der Impulsankunftszeit (PAT), Pulswellenlaufzeit (PWL/PTT) und Pulswellengeschwindigkeit (PWV)

Technische Daten

Analoger/digitaler Versorgungsspannungsbereich: 1,70 V bis 1,98 V
IO-Versorgungsspannungsbereich: 1,08 V bis 1,98 V
VCSELS-Versorgungsspannungsbereich: 1,75 V bis 5,50 V
Maximaler Fotostromeingang: 64 µA
Externer Taktfrequenzbereich: 2 MHz bis 4 MHz

Elektrostatische Entladung (ESD)
- Typisches Human Body Model (HBM): ±2 kV
- Typisches Charged-Device-Model (CDM): ±500 V
Feuchteempfindlichkeit (MSL) 1
-40 °C bis +85 °C Betriebstemperaturbereich