Yatak yanındaki (PoC) tıbbi testlerin dönüşüm dalgası, laboratuvarlardan klinik kliniklere, toplumsal sağlık kurumlarına ve hatta evlere geçiyor.Bu dönüşüm, teşhis hızını hızlandıracak., böylece hasta bakımını hızlandırmak, etkinliği artırmak ve maliyetleri azaltmak.
PoC elde etmek için, the first step is to use a multifunctional application optimized integrated circuit with advanced analog front-end (AFE) to connect with various biosensors for necessary data acquisition and measurementHer bir IC, hassas elektrokimyasal, biyolojik ve ilgili ölçümler için, doğruluk, düşük güç tüketimi,ve çok entegre işlevsellikBaşarılı nihai ürünler, ileriye dönük platformların gerçekleştirilmesine katkıda bulunan mükemmel performans, yüksek esneklik ve yükseltme kabiliyeti ile karakterize edilir.Bu ürünler ayrıca veri doğruluğunu ve gizlilik güvenliğini sağlamak için sorunsuz ve hassas hareket kontrolü ve kimlik doğrulama IC'leri ile donatılmalıdır..
Bu makalede, PoC'ye yönelik büyük dönüşüm ve tasarım üzerindeki etkisi incelenecek ve daha sonra yaygın olarak kullanılan AFE ölçüm senaryoları açıklanacak,Analog Cihazların PoC ölçümünün gereksinimlerini karşılamak için sağlayabileceği esnek çözümlerin tanıtımı, hareket kontrolü ve doğrulama.
Neden şimdi POC'ye ihtiyacımız var?
Kişisel sağlık durumlarını iyileştirmek için hızlı tıbbi teşhis gereksinimi de dahil olmak üzere PoC ve örnek işleme talebini yönlendiren birçok faktör vardır.Düzenleyici düzenlemeler daha fazla testi teşvik eder hatta zorunlu kılarŞu anda, hastalara olan etkilerin en aza indirgenmesi, maliyetlerin azaltılması ve zamanın tasarrufu için kliniklerin veya evlerin yakınında PoC'nin yapılmasında bir eğilim var.Bu sistemler, bu amaçlara ulaşmak için basit ve kullanımı kolay, ama güçlü aletler ve ekipmanların kullanılmasını gerektirir..
Bu tür sistemlerin tasarımcıları için AFE、 Hareket kontrolü ve kimlik doğrulama IC, hasta vücut sıvılarını, hayati belirtileri,ve yakalamak için gerekli sistemler, çeşitli sensörlerden alınan sonuç verilerini kaydeder, değerlendirir ve rapor eder.ve çeşitli biyosensörler ve kimyasallar ile uyumlu ölçüm motorları sağlamak için bu tür çözümler gerektirir, yanı sıra bir yazılım yükseltme platformu.
Hastanın hayati belirtileri ve vücut sıvıları ve ilgili PoC cihazları ve veri sistemleri arasındaki arayüz
Şekil 1: Simülasyon ve ilgili elektronik cihazlar, hastanın hayati belirtileri ve vücut sıvıları ile ilgili PoC araçları ve veri sistemleri arasındaki önemli iletişim arayüzleri olarak hizmet eder.(Resim kaynağı)Analog cihazlar)
Uygulama odaklı çeşitlendirilmiş İK'lar çeşitli zorlukları karşılayabilmelidir.
Bu durumu açıkça göstermek için bazı örnekler kullanabiliriz:
Örnek 1: Optik Floresans Algılama (FLD):
Bu teknoloji sayesinde araştırmacılar hücreler veya dokulardaki biyolojik bileşenlerin dağılımını, yerleşimini ve etkileşimlerini inceleyebiliyorlar.Bu sayede standart optik mikroskoplarla gözlemlenemeyen hücresel süreçler ve işlevler hakkında ayrıntılı bir anlayış elde edilir.Bu teknik, optik emilim, dağılım veya yansıma ilkelerine dayalı çalışmak yerine, floresans ile indüklenmiş fluorforları kullanır.
Floresan malzemeler belirli dalga boylarındaki ışığı emiyor, bazı elektronları daha yüksek enerji durumlarına uyarıyor.Floresan grubu, daha uzun karakteristik dalga boylu ışık yayarYayılan floresansı tespit ederek ve analiz ederek, biyolojik yapıların yüksek kontrastlı moleküler düzeyde görselleştirilmesi sağlanabilir.
Daha gelişmiş LED ve fotoelektrik sensör sistemi bize daha fazla performans ve işlevsellik sağlar.en üst)Bu ultra düşük güçlü bir optik veri alma sistemi, iletim ve alım kanallarıyla.Uygulamalarda sadece birkaç ayrı bileşen yapılandırılması gerekir (Şekil 2), aşağıda).
MAX86171 çok kanallı, ultra düşük güçlü, analog cihazlardan optik veri alma sistemi (büyütmek için tıklayın)
Şekil 2: MAX86171 çok kanallı, ultra düşük güç,optik veri alma sistemi (üst görüntü) yüksek derecede entegre iç fonksiyonları ile harici kablolama ve pasif yardımcı bileşenlere olan ihtiyacı basitleştirir (alt görüntü). (Görüntü kaynağı: Analog Aygıtlar)
İletici tarafında, MAX86171 her biri 3 yüksek akımlı 8 bitlik LED sürücüsüne bağlı 9 programlanabilir LED sürücü çıkış iğnesi ile donatılmıştır. Alıcı tarafında,IC, iki düşük gürültülü, şarj entegre ön uçları ve çevresel ışık iptal (ALC) devreleri, optik tabanlı, son derece entegre yüksek performanslı veri alma sistemi oluşturur.
Daha az optik kanal gerektiren tasarımlar için, ultra düşük güç olan MAX86178ENJ+ cihazı kullanılabilir.En fazla altı LED ve dört fotodiyot girişi destekleyebilen klinik dereceli hayati işaret AFE.
Lütfen tıbbi uygulamaların performans göstergelerinin ve önceliklerinin optik veri kanalları gibi tıbbi olmayan durumlardan farklı olduğunu unutmayın.Optik ön uçun mutlak arka plan gürültüsü önemli bir parametredir., sinyal-gürültü oranı (SNR) yerine.
Biyomedikal alanda sinyal bant genişliği ve örnekleme hızı genellikle çok düşük olsa da, ilgili parametreler birkaç kilohertz hızında değişmez.Hastanın fizyolojik sistemlerinin ve sinyallerinin karmaşık simülasyon özellikleri, teknik özelliklerde farklı öncelikler belirlememizi gerektiriyorBu özellikler arasında yüksek hassasiyet, geniş dinamik aralık ve sürekli değişen çalışma ortamlarına başarıyla uyum sağlamak için düşük gürültü vardır.Hastanın derisi ve iç organları sürekli hareket eder., ve küçük hareketler bile temas alanında ve temas kuvvetinde değişikliklere neden olabilir.Sorunu daha karmaşık hale getirmek.
Uygulama gereksinimlerini karşılamak için, MAX86171'in dinamik aralığı test düzenine bağlı olarak 91 ve 110 desibel (dB) arasındadır.Karanlık akım gürültüsü 50 picoampere (pA) (etkili değer) azdır., ve çevresel ışık bastırma katsayısı 120 hertz (Hz) 70 dB'den daha iyidir.
Örnek # 2: Potansiyometre, Ampere Meter, Voltametri ve Impedans Ölçümü:
Günümüzde elektrik mühendisleri, çeşitli standart aletler kullanarak voltaj, akım, impedans ve karşılıklı ilişkilerini yetkin bir şekilde ölçebilirler.Bu ölçümlerin kimyasal ve biyolojik ortamlarda benzersiz gereksinimleri ve sınırlamaları vardır., ve farklı senaryolar sunar:
Potansiyometrik yöntem: bir çözeltideki maddelerin konsantrasyonunu belirlemek için iki elektrot arasındaki potansiyeli ölçmek için bir potansiyostat kullanmak
Ampereölçer: akım ölçüm cihazını kullanarak, akım veya akımdaki değişikliklere dayanan bir çözeltideki iyonları tespit etmek
Voltametri: Çalışma elektrotuna zaman içinde belirli bir voltaj eğrisini uygulamak ve tipik olarak ölçüm için bir potentiostat kullanarak sistem tarafından üretilen akımı ölçmek.
Impedans: Deri ve vücut arasındaki voltaj akım ilişkisini ölçmek
Bu parametreleri değerlendirmek için, 3,6 × 4,2 milimetre (mm) boyutunda bir AD5940 56 toplu WLCSP kullanılabilir (Şekil 3). Bu düşük güçlü AFE, çoklu işlevlere ve arayüzlere sahiptir.Özellikle ampere gibi yüksek hassasiyetli elektrokimyasal teknoloji gerektiren taşınabilir uygulamalar için tasarlanmıştır, volt ampere veya impedans ölçümleri.