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Algumas soluções para projetos de Equipamentos Médicos da TI (ART4150)

Neste artigo apresentamos algumas soluções inovadoras desenvolvidas pela Texas Instruments, que são voltadas ao desenvolvimento de aparelhos voltados à área médica, homecare, fitness, saúde e biotecnologia.

Na nossa seção de medicina e saúde reunimos artigos técnicos de diversos tipos abordando as tecnologias que são usadas na área médica, saúde, fitness, biotecnologia como a agropecuária, agricultura, biologia, etc. Os artigos são teóricos em muitos casos, mas ao longo dos anos, projetos e componentes foram agregados, justamente com muitos deles sendo baseados em componentes e plataformas da Texas Instruments.

É claro que a tecnologia é dinâmica e tanto as soluções dadas na época como as tecnologias evoluíram. Assim, atualizando o assunto, com base no que há de mais moderno da Texas Instruments, sugeriremos a seguir uma série de soluções que podem ser muito importantes para os que trabalham em projetos da área.

Os leitores podem acessar os datasheets e informações mais completas tanto pelo site da Mouser como da própria Texas.

 

As soluções

Se bem que uma infinidade de componentes possam ser usada em aplicações que envolvam vida, as características desse ambiente que exploramos no nosso artigo Os Sinais do Corpo Humano (MA125 e MA126) revelam que se trata de um ambiente especial, e o interfaceamento entre um equipamento e um ser vivo é um dos pontos mais críticos de cada projeto.

Assim, a escolha de sensores apropriados é fundamental para o sucesso de um projeto é justamente de uma seleção de bio-sensores e circuito associados de que vamos tratar agora. São sensores especialmente projetados para o ambiente hostil e sui generis que é corpo humano e qualquer ser vivo, atendendo os requisitos de extrema importância baseados na confiabilidade.

 

AFE4300 – Circuito integrado para balanças eletrônicas

Um tipo de circuito importante em aplicações médicas e de saúde é o que processa os sinais de sensores de peso, usados em balanças. O circuito integrado AFET4300 é um circuito de entrada para balanças e aplicações médicas de baixo custo.

Este circuito integrado pode operar com 4 células de carga e é alimentado por uma tensão de 2 a 3,6 V para medidas radiométricas. A linearidade é melhor que 0,01% e a corrente de operação de 540 uA. O circuito conta com um conversor ADC de 6 bits com 600 SPS (amostragens por segundo).

O circuito inclui um amplificador para instrumentação com ganho ajustável externamente através de um resistor. Na figura 1 temos o diagrama de blocos funcional deste componente.

 

Figura 1 – Diagrama de bloco
Figura 1 – Diagrama de bloco

 

O datasheet completo pode ser acessado em: http://www.ti.com/document-viewer/AFE4300/datasheet/abstract#x1203

 

 

AFE4400 – Circuito de entrada para Monitores de Batimentos Cardíacos e Oximetria de Pulso

Este circuito integrado de baixo custo da Texas Instruments, disponível na Mouser Electronics , consiste num “fron end” (FET) desenvolvido para aplicações em oximetria de pulso e medição de batimentos cardíacos. O circuito consiste em um canal receptor de baixo ruído com um ADC e um setor de transmissão por LED, além de sensor de diagnóstico e detecção de falhas.

Estas características permitem obter um controle completo das características de tempo do dispositivo. O oscilador possui ainda um oscilador que pode ser controlado por cristal externo.

A alimentação é feita com tensões de 2,0 a 3,6 V e a corrente é de apenas 670 uA com alimentação de 3,3 V. O circuito também pode ser usado em fotometria industrial.

Na figura 2 temos o diagrama de blocos deste componente.

 

   Figura 2 – Diagrama de blocos
Figura 2 – Diagrama de blocos

 

 

AFE4403 – Circuito de entrada para monitor de batimentos cardíacos e oximetria de pulso

Este pe mais um circuito integrado Front-End da Texas Instruments para aplicações em medidores batimentos cardíacos e oximetria de pulso. O circuito integrado tem uma opção para um terceiro LED para SPO2, HRM ou HRM com comprimentos de onda múltiplos.

A faixa dinâmica vai até 110 dB e a corrente média do LED é de 30 uA. O ganho total é programável e a faixa de tensões de alimentação vai de 2,0 a 3,6 V com uma frequência de pulsos de 62,5 SPS a 2000 SPS. Na figura 3 temos o diagrama de blocos deste componente.

 

Figura 3 _ diagrama de blocos
Figura 3 _ diagrama de blocos

 

 

AFE4900 – Bio sensor óptico com FIFO para aplicações em vestíveis

Este circuito de entrada (front-end) para aplicações em sensoriamento em vestíveis (wearables) da Texas Instruments pode ser usado na medida da pressão sanguínea , em vestíveis e aparelhos de ouvido, sensoriamento de batimentos cardíacos além de oximetria de pulso.

O circuito também pode ser usado na aquisição de sinais ECG com taxa de aquisição de dados até 1 kHz. Outra aplicação é em PPG com três entradas multiplexadas e uma faixa dinâmica de 100 dB.

Na figura 5 temos o diagrama de blocos simplificado.

 

Figura 4 – Diagrama de blocos.
Figura 4 – Diagrama de blocos.
 

O dispositivo pode ser adquirido na Mouser Electronics e o datasheet completo pode ser baixo em http://www.ti.com/document-viewer/AFE4900/datasheet/description-sbas7532822#t4959270-16

A Texas Instruments conta ainda com uma série de Projetos de Referência (Reference Design) em seu site, podendo ser acessados em: http://www.ti.com/data-converters/integrated-special-function/medical-afes/biosensing-afes/reference-designs.html 

Dentre os projetos disponíveis destacamos os projetos de um Monitor de Paciente Vestivel Sem Fio com multi-parâmetros, um Monitor de Batimentos Cardíacos de Pulsos (figura 5), um sensor SoO2 Multi-fase e medidor de batimentos cardíacos.

 

Figura 5 – Sensor de batimentos cardíacos óptico de pulso.
Figura 5 – Sensor de batimentos cardíacos óptico de pulso.

 

 

Evidentemente, as aplicações indicadas visam o uso médico e em monitoramento de saúde (fitness), no entanto, podem ser usadas em qualquer outra aplicação que envolva o sensoriamento de seres vivos.

Finalmente, no interfaceamento de sinais de sensores biológicos com os circuitos de processamento, um componente de extrema importância para os projetos é o amplificador operacional. Num ambiente hostil como é o corpo de um ser vivo, características especiais são exgidas.

A Texas Instruments conta com uma infinidade de tipos disponíveis na Mouser que podem atender necessidades especiais de um projeto. Você pode acessar estes amplificadores operacionais e fazer sua escola na página https://www.mouser.com/Semiconductors/  .

 

 

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