Ontwerpkit meet bloeddruk met optische sensor

Apparaten zoals bloeddrukmeters, elektrocardiografen en zuurstofsensoren zijn nu onderdeel van de consumentenmarkt geworden en met de mainstreaming van deze toepassingen groeit de belangstelling voor patiëntbewaking. Maxim Integrated maakt het nog gemakkelijker om op deze markt te springen met een referentieontwerp voor een manchetloze bloeddrukmeter.

De elektromedische industrie is onderverdeeld in drie basisgebieden:het huis, het ziekenhuis en diagnostiek voor beeldverwerking. Een draagbaar apparaat maakt het mogelijk een breed scala aan vitale parameters te meten. Afhankelijk van de algemene doelstelling zijn sommige waarden belangrijker dan andere. De positie van het apparaat op het lichaam is van grote invloed op wat wel of niet kan worden gemeten.

Figuur 1:MAXREFDES220#, een kant-en-klare oplossing

Bloeddruk is de kracht van het bloed dat tegen de wanden van de slagaders duwt. Wanneer het hart klopt, trekt het samen en laat het bloed door de slagaders in de rest van het lichaam stromen. Deze kracht zorgt voor druk op de slagaders en staat bekend als systolische druk. De gemiddelde systolische bloeddruk is gelijk aan of lager dan 120 mm kwik. De lagere waarde van arteriële druk staat bekend als diastolische druk met een redelijke waarde gelijk aan of kleiner dan 80 mm kwik.

Tot nu toe kon nauwkeurige bewaking van de arteriële druk alleen worden bereikt met mechanische en omvangrijke medische hulpmiddelen in de vorm van een strak omwikkelde manchet. De nieuwe Maxim Integrated-oplossing biedt de mogelijkheid om de bloeddruk gemakkelijker te volgen.

Ontwerpers kunnen diagnostische oplossingen voor bloeddruk ontwikkelen met het MAXREFDES220#-referentieontwerp dat bestaat uit een volledig geïntegreerde optische sensormodule, een microcontroller-sensorhub en een detectie-algoritme. De meting wordt gedaan door de vinger 30-45 seconden op een apparaat te plaatsen om de bloeddruk overal en op elk moment (tijdens rust) te meten.

Het referentieontwerp omvat de MAX30101 of MAX30102 hooggevoelige optische sensor, evenals de MAX32664D sensor-IC-hub met geïntegreerde algoritmen. Geïntegreerde optische modules en de algoritmen in de IC-hubsensor, samen met een gids voor het ontwerpen van optische systemen, stellen klanten in staat om de op de vinger gebaseerde bloeddrukoplossing eenvoudig in hun apparaten te integreren (afbeelding 1).

De MAXREFDES220# voldoet aan de wettelijke limieten van klasse II en biedt de volgende nauwkeurigheid:

• Systolische fout:media =1,7 mmHg, afwijking Std =7,4 mmHg
• Diastolische fout:media =0,1 mmHg, afwijking Std =7,6 mmHg
• Ter referentie:de wettelijke limieten van klasse II zijn gemiddelde fout ≤ 5 mmHg en standaardafwijking ≤ 8 mmHg.

MAX30101 is een geïntegreerde pulsoximetrie- en hartslagbewakingsmodule met optische en elektronische elementen met een laag geluidsniveau om het ontwerpproces voor mobiele en draagbare apparaten te vergemakkelijken. Communicatie vindt plaats via een standaardinterface die compatibel is met I2C (figuur 2).

Afbeelding 2:een systeemdiagram van MAX30101

Pulsoximetrie maakt gebruik van het vermogen van bloed om licht op verschillende golflengten te absorberen, afhankelijk van de grotere of kleinere zuurstofconcentratie. Volwassen hemoglobine heeft typisch een golflengte in de buurt van 805 nm; de golflengte varieert met de oxygenatieniveaus. Voor het berekenen van het percentage geoxygeneerde rode bloedcellen worden twee andere golflengten gebruikt:meestal 660 en 940 nm. Micro-elektronische oplossingen met een lage biasstroom, hoge impedantie en snelle 16-bits prestaties zijn vereist om de uitgangen van de fotodiodes die deze golflengten detecteren, te verwerken. De procedures voor overbemonstering, filtering en signaalverwerking zuiveren vervolgens de signalen op laag niveau van bewegingsartefacten om pulsfrequentiemeting mogelijk te maken.

MAX32664D is een variant van de MAX32664-familie van sensoren en hubs, speciaal ontworpen voor vingergebaseerde meting van bloeddruk, hartslag en SpO2. In combinatie met MAX30101 pulsoximetrie en de hartslagmetermodule en aangedreven door Maxim's BPT-algoritme, levert het onbewerkte gegevens aan een hostapparaat via zijn I2C. De beschikbaarheid van het algoritme in een stand-alone sensorhub-micro vereenvoudigt het productontwerp aanzienlijk, omdat het de microcontroller van het hoofdsysteem verlost van het delen van bronnen en pk's met het algoritme, wat altijd resulteert in aanzienlijke hoofdpijn voor software-ingenieurs.

De wereld van de zorg evolueert dankzij technologie. Een betere patiëntoriëntatie, intelligent lagere kosten en de mogelijkheid om mensen te volgen, zelfs buiten ziekenhuisfaciliteiten. Regelmatige feedback over iemands gezondheid kan mensen aanmoedigen om harder te werken om gezonde gewoonten te behouden.