Η φωτοδίοδο PIN υψηλής ταχύτητας προσφέρει βελτιωμένη ευαισθησία για το ορατό φως

Arduino Heart Rate/Pulse Sensor (Ιούνιος 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Επιτρέπει λεπτό φορετό σχέδιο με προφίλ 0, 48 mm

Με τον Brian Santo, συνεισφέροντα συγγραφέα

Οι συσκευές παρακολούθησης της υγείας και της φυσικής κατάστασης παραμένουν δημοφιλείς και κανείς δεν τους αρέσει να διαπερνούν, δίδυμα κίνητρα για τη συνεχή αύξηση της ακρίβειας της μη επεμβατικής τεχνολογίας παρακολούθησης της ιατρικής και της υγείας. Ορισμένες από αυτές τις συσκευές βασίζονται σε έξυπνες οπτικές τεχνικές για να κάνουν τις μετρήσεις τους. Για αυτές τις εφαρμογές, η Vishay Intertechnology Inc. εισήγαγε φωτοδίοδο υψηλής ταχύτητας πυριτίου PIN με ενισχυμένη ευαισθησία για ορατό φως.

Η δυνατότητα παρακολούθησης των καρδιακών ρυθμών μεταφέρεται από συσκευές μιας χρήσης που κατασκευάζονται από εταιρείες όπως η Fitbit και η Xiaomi σε smartwatches γενικής χρήσης (π.χ. το Garmin Vivoactive 3). Οι πωλήσεις Smartwatch αναμένεται να αναπτυχθούν έντονα τα επόμενα χρόνια, σύμφωνα με την Gartner .

Η βελτιωμένη φωτοδίοδο PIN του Vishay, το VEMD8080, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση δύο διαφορετικών μετρήσεων που βασίζονται σε δύο διαφορετικά μήκη κύματος φωτός: καρδιακό ρυθμό (ο οποίος χρησιμοποιεί πράσινο) και οξυγόνωση του αίματος (που χρησιμοποιεί κόκκινο).

Η παρακολούθηση του οπτικού καρδιακού ρυθμού βασίζεται σε μια τεχνική που ονομάζεται φυτολεθυσμογραφία (PPG). Ο όγκος του μικροαγγειακού αίματος αλλάζει καθώς η καρδιά αντλεί αίμα σε παλμούς μέσω ιστού. Η βασική ιδέα της PPG βασίζεται στην παρατήρηση ότι όταν λάμπει το φως σε μια μικροσκοπική περιοχή ιστού, η ποσότητα του φωτός που παίρνει διάσπαρτα αλλάζει ανάλογα με τον όγκο του αίματος και ο όγκος του αίματος αυξάνεται και μειώνεται κατά τη διάρκεια κάθε καρδιακού παλμού. Ο στόχος λοιπόν είναι να μετράτε συνεχώς την ποσότητα του φωτός που είναι διάσπαρτα για να πάρετε έναν καρδιακό ρυθμό.

Το PPG είναι δύσκολο να γίνει με ακρίβεια, ειδικά σε φορέματα, σύμφωνα με μια εταιρεία ιατρικών αισθητήρων . Οτιδήποτε παρέχει μεγαλύτερη ακρίβεια θα ήταν χρήσιμο.

Η Vishay δήλωσε ότι η νέα φωτοδίοδο PIN, όταν χρησιμοποιείται με πράσινα LED (και δεν είναι συμπτωματικά, η Vishay έχει ένα: το VLMTG1400 ), είναι κατάλληλη για χρήση στην ανίχνευση οπτικού καρδιακού παλμού σε φορητά. Το ορθογώνιο σχήμα του VEMD8080 επιτρέπει την τοποθέτηση αρκετών διόδων εκπομπής φωτός κοντά στην ευαίσθητη ακτινοβολία για να μεγιστοποιηθεί το σήμα, δήλωσε ο Vishay.

Η ενισχυμένη ευαισθησία που υποστηρίζει η εταιρεία συνδέεται όχι μόνο με τη συναρμολόγηση περισσότερων LED αλλά και με την ανίχνευση του διάσπαρτου φωτός. Η εταιρεία είπε ότι για τις πράσινες λυχνίες LED, η αύξηση της ευαισθησίας του VEMD8080 αντιπροσωπεύει βελτίωση κατά 30% σε σύγκριση με την τυπική τεχνολογία σε λύσεις προηγούμενης γενιάς.

Όσο για τα ποσοστά οξυγόνου στο αίμα; Περίπου 10 χρόνια πριν, τα μη επεμβατικά οξυμετρικά αίματος άρχισαν να γίνονται συνηθισμένα. Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο του αίματος είναι τώρα, όπως το έθεσε ένα ιατρικό τεχνικό έκτακτης ανάγκης και blogger, ένα " έκτο ζωτικό σημάδι ".

Τα οξύμετρα μετρούν τον περιφερικό τριχοειδή κορεσμό οξυγόνου, που αναφέρεται ως SpO2. Ο στόχος είναι να υπολογιστεί το ποσοστό οξυγονωμένης αιμοσφαιρίνης στο αίμα. Η οξυγονωμένη αιμοσφαιρίνη είναι κόκκινη. το μη οξυγονωμένο αίμα είναι μπλε. Τα διαφορετικά επίπεδα κορεσμού οξυγόνου θα οδηγήσουν φυσικά σε λεπτές αποκλίσεις στο χρώμα του αίματος.

Η οξυμετρία λειτουργεί με την εκπομπή φωτός και τη μέτρηση της μεταβολής του φωτός που διέρχεται από τον ιστό (η οθόνη είναι συνήθως προσαρτημένη σε ένα δάκτυλο). Οι επαγγελματίες του τομέα της ιατρικής μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτές τις πληροφορίες για να αξιολογήσουν αν ο ασθενής χρειάζεται οξυγόνο ή όχι (ένα ανεπαρκές επίπεδο οξυγόνου ονομάζεται υποξία).

Η Vishay δήλωσε ότι η νέα φωτοδίοδο της, όταν συνδυάζεται με διόδους διπλής έγχρωμης εκτύπωσης 660 nm (κόκκινη) και 940 nm (κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία), είναι "ιδανική" για τη μέτρηση SpO 2 σε ιατρικές οθόνες. Η περιοχή πλήρους φάσματος της συσκευής είναι 350 nm (υπεριώδης) στα 1.100 nm (βαθύτερα στην υπέρυθρη ακτινοβολία).

Η επιφάνεια της συσκευής μετράει 4, 8 x 2, 5 mm. Στεγάζεται σε συσκευασία επιφανείας με προφίλ 0, 48 mm. Η εταιρεία ισχυρίζεται ότι καθιστά τη φωτοδίοδο PIN 0, 37 mm χαμηλότερη από τους πλησιέστερους ανταγωνιστές της.

Επιπλέον, το VEMD8080 "προσφέρει γρήγορους χρόνους μεταγωγής και χαμηλή χωρητικότητα 47 pF για ακριβή ανίχνευση σημάτων σε φορητές συσκευές και ιατρικές εφαρμογές", δήλωσε ο Vishay. Άλλες προδιαγραφές περιλαμβάνουν ευαίσθητη στην ακτινοβολία περιοχή 4, 5 mm², υψηλή ευαισθησία ακτινοβολίας με ρεύμα αντίστροφου φωτός 28 μΑ και σκοτεινό ρεύμα 0, 2 nA.

Δείγματα του VEMD8080 είναι διαθέσιμα τώρα. Οι ποσότητες παραγωγής θα είναι διαθέσιμες το Μάρτιο του 2018 με χρόνους από 8 έως 10 εβδομάδες για μεγάλες παραγγελίες. Η τιμολόγηση για την παράδοση των ΗΠΑ ξεκινά από $ 0, 55 ανά τεμάχιο. Ένα demo board είναι διαθέσιμο από τους διανομείς της MikroElektronika και της Vishay.