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Vitalzeichen besser überwachen

6. Juli 2022, 11:49 Uhr | ams Osram

Optimierte Emitter, Photodioden oder Modulen für kleine und flexible Wearables.

ams OSRAM pärsentiert eine ganze Reihe neuer Produkte für das Monitoring von Vitalzeichen. Die neuen Produkte der Firefly-Emitter-Familie, der Chip LED-
Photodioden-Familie und der Biofy-Modul-Familie haben eine verbesserte Leistung und lassen sich für Wearable-Hersteller und mobile Anwendungen flexibel eindesignen.

Herzfrequenz-Messung: Wie sie funktioniert

Vitalparameter wie die Herzfrequenz-Variabilität werden mit Licht bestimmter Wellenlängen gemessen. Grünes Licht wird in das Gewebe gesendet, wo es gestreut und teilweise vom Blut absorbiert wird. Ein kleiner Teil des emittierten Lichts wird zu einer Photodiode zurückgestreut und mit integrierten Schaltkreisen erfasst. Da sich das Blutvolumen mit der Herzfrequenz ändert, wird die Absorption des Lichts und das Signal der Photodiode entsprechend durch die Herzfrequenz moduliert. Dieses Prinzip wird Photoplethysmographie oder kurz PPG genannt.

Mobile Anwendungen der Vitaldatenüberwachung

Smartwatches, Smartpatches oder Hearables können Vitalparameter mit nicht-invasiven optischen Sensorlösungen überwachen. Die neuen ams Osram-Produkte sind vor allem platzsparend, liefern eine verbesserte Signalqualität für genaue Messergebnisse und sind weniger komplex zu integrieren.

»ams OSRAM kann alle wesentlichen Komponenten für die Entwicklung von Vital Sign Monitoring Lösungen liefern. Unser Portfolio umfasst leistungsstarke LED-Emitter genauso wie ein hinsichtlich Empfindlichkeit und Formfaktor optimiertes Portfolio an Photodioden. Hinzu kommen führende optische Frontend-Lösungen, die LED und Photodioden in einem Modul kombinieren, sowie analoge Frontend-ASICs, die für diese Anwendung optimiert sind«, sagt Dr. Markus Arzberger, Leiter des Segments Vital Signs bei ams Osram.

Neue Generation der Firefly E 2218 Familie

Mit dem neuen grünen Single-Emitter CT DBLP32.12 beeindruckt die nächste Generation der Firefly E 2218-Familie mit einer um 20 Prozent höheren Produkthelligkeit von 6,6 bis 7,8 mW/sr bei 20 mA im Vergleich zum Vorgängermodell. Die höhere Produkthelligkeit sorgt für ein verbessertes Signal mit einer höheren Leistung im Vergleich zu früheren Versionen. Dadurch können Hersteller von Fitness-Trackern, Smartwatches oder medizinischen Pflastern den Treiberstrom reduzieren. Gleichzeitig wird die Akkulaufzeit für ein längeres Nutzererlebnis vor dem Aufladen verlängert, da weniger Energie benötigt wird, um das gleiche Signal wie ihre Vorgänger zu erhalten. Der grüne Emitter CT DBLP32.12 basiert auf der UX:3-Chiptechnologie. Dank der kompakten Abmessungen von 1,8 mm x 2,2 mm x 0,6 mm wird weniger Platz auf der Platine benötigt, wodurch flexible Designs von mobilen Endgeräten möglich sind. Das Produkt ist speziell
für die genaue Messung der Herzfrequenz entwickelt worden. Kunden können zusätzlich von den ideal aufeinander abgestimmten Photodioden der Chip LED-Familie profitieren. SFH 2705 und SFH 2706 überzeugen durch eine erhöhte Empfindlichkeit im grünen Bereich und sind damit die perfekte Ergänzung, um die Gesamtsystemeffizienz der
Anwendung zu steigern.

Neue Generation der Chip LED Familie

Mit den neuen Photodioden SFH 2705 und SFH 2706 erweitert ams Osram die Chip LED-Produktfamilie. Die Produkte bieten eine verbesserte Leistung und zeigen eine um ca. 27 Prozent verbesserte relative Empfindlichkeit bei 530 nm Grün und eine um ca. 8 Prozent verbesserte relative Empfindlichkeit bei 660 nm Rot, was zu einem höheren Signal bei diesen Wellenlängen führt. Dies ermöglicht es den Wearable-Herstellern den Energieverbrauch zu optimieren und die Batterielebensdauer für die Anwendung zu verlängern, indem der LED-Treiberstrom reduziert wird.

In Kombination mit dem grünen Single-Emitter CT DBLP32.12 kann so die Gesamteffizienz des Systems für Anwendungen der Herzfrequenzüberwachung dank der erhöhten Produkthelligkeit der LED noch weiter gesteigert werden. Die Photodioden sind integrationskompatibel zu ihren Vorgängern mit einem Gehäuse von 2,0 mm
x 1,8 mm x 0,6 mm. Das Produkt SFH 2705 unterscheidet sich von seinen Familienmitgliedern durch einen quadratischen Formfaktor, der eine noch flexiblere Platzierung der Photodioden neben den LEDs im System ermöglicht, zum Beispiel in Smartwatches.

Neue Biofy-Familie für bestehende Designs

Die neuen Module SFH 7050A und SFH 7060A aus der Biofy-Familie vereinen LED und Photodioden in einem optischen Frontend, verbessert mit der neuesten Chip-Technologie
von ams OSRAM. Aufgrund des kompakten Chip-on-Board-Gehäuses eignen sich SFH 7050A und SFH 7060A besonders für platzsparende Anwendungen wie Fingerclips oder Schwimmbrillen. Neben der verbesserten Leistung durch die höhere Helligkeit profitieren die Kunden auch vom geringen Integrationsaufwand des Moduls. Die Grundfläche und die Pin-Anschlüsse des Moduls entsprechen denen der Vorgängermodelle, so dass bestehende Lösungen problemlos verwendet werden können. Das spart Produktionskosten und Ausgaben in der Entwicklungsphase.

Das Modul überzeugt zudem durch seine optische Beständigkeit in der Massenproduktion, minimierte Systemschwankungen durch feste Abstände zwischen Emitter- und Detektorchips und eine Toleranzkontrolle auf Bauteilebene. (uh)