Wearables in der Medizin: Sensoren für tragbare Gesundheitsgeräte

| Redakteur: Hendrik Härter

Tragbare Medizingeräte: Ein Sensor misst im Ohr die Herzfrequenz und ein anderer am Arm die Temperatur.
Tragbare Medizingeräte: Ein Sensor misst im Ohr die Herzfrequenz und ein anderer am Arm die Temperatur. (Bild: Maxim)

Entwickler tragbarer Gesundheitsgeräte können künftig auf genauere und energiesparende digitale Sensoren setzen, um Temperatur, Herzfrequenz oder die Sauerstoffsättigung im Blut zu messen.

Für tragbare Gesundheitsgeräte zum Bestimmen der Vitalparameter wie Temperatur, Herzfrequenz und Blutsauerstoffsättigung (SpO2, pulsoxymetrisch gemessene Sauerstoffsättigung) hat Maxim verschiedene Sensoren entwickelt. Bislang stellte allerdings die Sensorgenauigkeit für kleine, batteriebetriebene, am Körper getragene Geräte den limitierenden Faktor für Geräteentwickler dar. Der digitale Temperatursensor MAX30208 und der In-Ear-Herzfrequenzmesser MAXM86161 überwachen kontinuierlich die Vitalwerte Temperatur, Herzfrequenz und Blutsauerstoffsättigung (SpO2).

Der digitale Temperatursensor MAX30208 reduziert die Leistungsaufnahme bei der Temperaturmessung um 50% und bietet eine Messgenauigkeit entsprechend klinischer Standards (± 0,1 °C bei Temperaturen von 30 bis 50 °C) mit schneller Reaktionszeit bei Temperaturänderungen. Er erfüllt auch die Leistungs- und Größenanforderungen kleiner, batteriebetriebener Applikationen wie Smartwatches und medizinischer Patches. Die Temperatur wird an der Oberseite des Gehäuses gemessen. Es kommt zu keiner thermischen Selbsterhitzung. Der Baustein ist mit bis zu vier I²C-Adressen kompatibel, um mehrere Sensoren am gleichen IC-Bus zu ermöglichen. Er lässt sich entweder an einer Leiterplatte oder an einer flexiblen Leiterplatte (FPC) einsetzen.

Herzfrequenz und Pulsoximeter

Der In-Ear-Herzfrequenzmesser und Pulsoximeter MAXM86161 ist eine voll integrierte Messlösung, um Herzfrequenz und SpO2 zu messen. Eingesetzt wird der Sensor in Hörgeräten und anderen tragbaren Anwendungen. Sein OLGA-Gehäuse misst 2,9 mm x 4,3 mm x 1,4 mm und das SNR ist um 3 dB besser und bietet ein Bandbegrenzungssignal für PPG (Photoplethysmogramm)-Anwendungen im Vergleich zum Wettbewerb. Enthalten sind drei LEDs: rot und infrarot für die SpO2-Messung und grün für die Messung der Herzfrequenz

Auch auf Seiten der Energieaufnahmen punktet der In-Ear-Herzfrequenzmesser: Seine Leistungsaufnahme konnte um im Vergleich zum nächsten vergleichbaren Wettbewerbsprodukt etwa 35% gesenkt werden. Die Betriebsleistung liegt bei unter 10 µA (typischerweise bei 25 sps) und 1,6 µA im Shutdown-Modus. Darüber hinaus entfällt durch ein integriertes analoges Frontend (AFE) das zusätzliche AFE, das typischerweise bei einem separaten Chip für die Verbindung mit dem optischen Modul benötigt wird.

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