Gelombang transformasi pengujian medis di samping ranjang (PoC) bergeser dari laboratorium ke klinik klinis, lembaga perawatan kesehatan masyarakat, dan bahkan rumah tangga.Transformasi ini akan mempercepat kecepatan diagnosis, sehingga mempercepat perawatan pasien, meningkatkan efektivitas, dan mengurangi biaya.
Untuk mencapai PoC, 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 measurementSetiap IC harus memenuhi persyaratan karakteristik yang unik untuk pengukuran elektrokimia, biologis, dan terkait yang kompleks, termasuk akurasi, konsumsi daya rendah,dan fungsi yang sangat terintegrasiProduk akhir yang sukses ditandai dengan kinerja yang sangat baik, fleksibilitas tinggi, dan kemampuan untuk ditingkatkan, yang berkontribusi pada realisasi platform yang berpandangan ke depan.Produk-produk ini juga harus dilengkapi dengan kontrol gerakan yang lancar dan tepat dan IC otentikasi untuk memastikan akurasi data dan keamanan privasi.
Artikel ini akan mengeksplorasi transformasi utama menuju PoC dan dampaknya pada desain dan kemudian menggambarkan skenario pengukuran AFE yang banyak digunakan,memperkenalkan solusi fleksibel yang dapat disediakan oleh Perangkat Analog untuk memenuhi persyaratan pengukuran PoC, kontrol gerak, dan verifikasi.
Mengapa kita perlu PoC sekarang?
Ada banyak faktor yang mendorong permintaan PoC dan pemrosesan sampel, termasuk kebutuhan untuk diagnosis medis yang cepat untuk meningkatkan kondisi kesehatan individu.Peraturan peraturan mendorong atau bahkan mewajibkan lebih banyak pengujianSaat ini ada kecenderungan melakukan PoC di dekat klinik atau rumah untuk meminimalkan dampak pada pasien, mengurangi biaya, dan menghemat waktu.sistem seperti ini membutuhkan penggunaan instrumen dan peralatan yang sederhana dan mudah digunakan namun kuat untuk mencapai tujuan ini.
Untuk desainer sistem seperti itu, AFE、 Kontrol gerak dan verifikasi identitas IC menyediakan antarmuka perantara yang dapat langsung menghubungkan cairan tubuh pasien, tanda vital,dan sistem yang diperlukan untuk menangkap, mencatat, mengevaluasi, dan melaporkan hasil data dari berbagai sensor.dan membutuhkan solusi tersebut untuk menyediakan mesin pengukuran yang kompatibel dengan berbagai biosensor dan bahan kimia, serta platform perangkat lunak yang dapat ditingkatkan.
Antarmuka antara tanda vital pasien dan cairan tubuh dan instrumen PoC terkait dan sistem data
Gambar 1: Simulasi dan perangkat elektronik terkait berfungsi sebagai antarmuka komunikasi penting antara tanda vital pasien dan cairan tubuh, serta instrumen PoC dan sistem data terkait.(Sumber gambar): Perangkat analog)
IK terdiversifikasi berorientasi aplikasi harus mampu mengatasi berbagai tantangan
Kita bisa menggunakan beberapa contoh untuk menggambarkan situasi ini dengan jelas:
Contoh 1: Deteksi Fluoresensi Optik (FLD):
Melalui teknologi ini, para peneliti dapat mempelajari distribusi, lokalisasi, dan interaksi komponen biologis dalam sel atau jaringan,dengan demikian mendapatkan pemahaman rinci tentang proses sel dan fungsi yang biasanya tidak dapat diamati oleh mikroskop optik standarTeknik ini menggunakan fluorophores yang diinduksi oleh fluoresensi alih-alih bekerja berdasarkan prinsip penyerapan optik, penyebaran, atau refleksi.
Bahan fluoresen menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu, memicu beberapa elektron ke keadaan energi yang lebih tinggi.kelompok fluoresen memancarkan cahaya dengan panjang gelombang karakteristik yang lebih panjangDengan mendeteksi dan menganalisis fluoresensi yang dipancarkan, visualisasi tingkat molekul kontras tinggi dari struktur biologis dapat dicapai.
Sistem sensor LED dan fotoelektrik yang lebih maju memberikan kami lebih banyak kinerja dan fungsionalitas.atas)Ini adalah sistem akuisisi data optik ultra-low-power dengan saluran transmisi dan penerimaan.hanya beberapa komponen diskrit yang perlu dikonfigurasi dalam aplikasi (Gambar 2, bagian bawah).
MAX86171 multi-channel, ultra-low-power, sistem akuisisi data optik dari perangkat analog (klik untuk memperbesar)
Gambar 2: MAX86171 multi-saluran, daya ultra rendah,sistem pengumpulan data optik (gambar atas) menyederhanakan kabel eksternal dan kebutuhan untuk komponen bantu pasif dengan fungsi internal yang sangat terintegrasi (gambar bawah). (Sumber gambar: Perangkat Analog)
Di sisi pemancar, MAX86171 dilengkapi dengan 9 pin output driver LED yang dapat diprogram, masing-masing terhubung ke 3 driver LED 8-bit arus tinggi.IC dilengkapi dengan dua low-noise, mengisi ujung depan terintegrasi dan sirkuit pembatalan cahaya sekitar (ALC), membentuk sistem akuisisi data berkinerja tinggi berbasis optik yang sangat terintegrasi.
Untuk desain yang membutuhkan lebih sedikit saluran optik, perangkat MAX86178ENJ+ dapat digunakan, yang merupakan daya ultra rendah,tanda vital kelas klinis AFE yang dapat mendukung hingga enam LED dan empat masukan fotodioda.
Harap dicatat bahwa indikator kinerja dan prioritas aplikasi medis berbeda dari situasi non-medis seperti saluran data optik.kebisingan latar belakang mutlak dari bagian depan optik adalah parameter kunci, bukan rasio sinyal ke kebisingan (SNR).
Meskipun dalam bidang biomedis, bandwidth sinyal dan tingkat pengambilan sampel biasanya sangat rendah, dan parameter terkait tidak berubah pada tingkat beberapa kilohertz,karakteristik simulasi kompleks dari sistem fisiologis pasien dan sinyal sendiri mengharuskan kita untuk menetapkan prioritas yang berbeda dalam spesifikasi teknisFitur-fitur ini termasuk kepekaan tinggi, rentang dinamis yang luas, dan kebisingan rendah untuk berhasil mengatasi lingkungan operasi yang terus berubah.kulit dan organ-organ internal pasien akan terus bergerak, dan bahkan gerakan ringan dapat menyebabkan perubahan di daerah kontak dan kekuatan kontak.membuat masalah lebih kompleks.
Untuk memenuhi persyaratan aplikasi, rentang dinamis MAX86171 adalah antara 91 dan 110 desibel (dB), tergantung pada tata letak tes.kebisingan arus gelap kurang dari 50 picoampere (pA) (nilai efektif), dan koefisien penekanan cahaya sekitar pada 120 hertz (Hz) lebih baik dari 70 dB.
Contoh # 2: Potensiometer, Ampere Meter, Voltammetry, dan Pengukuran Impedansi:
Saat ini, insinyur listrik dapat mengukur tegangan, arus, impedansi, dan hubungan antar mereka dengan baik menggunakan berbagai instrumen standar.Pengukuran ini memiliki persyaratan dan keterbatasan yang unik dalam lingkungan kimia dan biologis, dan menyajikan skenario yang berbeda:
Metode potensiometrik: menggunakan potensiostat untuk mengukur potensi antara dua elektroda untuk menentukan konsentrasi zat dalam larutan
Ampere meter: menggunakan alat pengukur arus untuk mendeteksi ion dalam larutan berdasarkan arus atau perubahan arus
Voltametri: Menerapkan kurva tegangan tertentu dari waktu ke waktu ke elektroda kerja dan mengukur arus yang dihasilkan oleh sistem, biasanya menggunakan potentiostat untuk pengukuran.
Impedansi: Mengukur hubungan tegangan arus antara kulit dan tubuh
Untuk mengevaluasi parameter ini, WLCSP bola 56 AD5940 dengan ukuran 3,6 × 4,2 milimeter (mm) dapat digunakan (Gambar 3).didesain khusus untuk aplikasi portabel yang membutuhkan teknologi elektrokimia presisi tinggi seperti ampere, volt ampere, atau pengukuran impedansi.