ST1VAFE3BX：意法半導(dǎo)體推出首款超低功耗生物傳感器，成為眾多新型應(yīng)用的核心所在

ST 最新推出的生物傳感器ST1VAFE3BX 將生物電位輸入與意法半導(dǎo)體的加速度計以及機器學(xué)習(xí)核心相結(jié)合并實現(xiàn)同步，從而為下一代需要控制能耗的可穿戴醫(yī)療設(shè)備開辟了道路。此外，其小巧的封裝(2 mm x 2 mm x 0.74 mm)有助于降低制造成本和 PCB電路板尺寸。整體設(shè)計對電能的需求也更低，系統(tǒng)架構(gòu)需求的復(fù)雜程度也隨之降低。不過，ST1VAFE3BX 保留了先前推出的ST1VAFE6AX 的有限狀態(tài)機和機器學(xué)習(xí)核心，確保了能夠在邊緣端提供人工智能。 此前在慕尼黑電子展 上展示了這款生物傳感器的實際應(yīng)用，例如，我們與杜邦共同開發(fā)的實時便攜式心率監(jiān)測儀和心電圖貼片系統(tǒng)。

ST 生物傳感器是vAFE、加速度計和 AI 的結(jié)合體

生物傳感器是什么？

生物傳感器并非什么新鮮事物，而且它在重要設(shè)備中的應(yīng)用正越來越多。從本質(zhì)上講，生物傳感器與溫度計、電位計、濕度計或氣壓計等傳統(tǒng)傳感器類似，不同的是，它們檢測跟蹤的生物信號，例如，心跳、呼吸、大腦活動等。ST 博客的忠實讀者應(yīng)該記得，多年來，我們一直在介紹ST傳感器和技術(shù)在醫(yī)療保健領(lǐng)域的應(yīng)用情況。然而，醫(yī)療應(yīng)用對測量準確度和可靠性都有極高的要求，還受到法規(guī)的嚴格限制，因此，醫(yī)療應(yīng)用開發(fā)仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。例如，一款消費級手表即便少記錄幾步也不會產(chǎn)生什么不良影響。但對于心電圖醫(yī)療設(shè)備來說，情況就截然不同了，因為這種低準確度會產(chǎn)生無用并具有潛在危險的數(shù)據(jù)，可能會導(dǎo)致醫(yī)生做出對患者不利的臨床決策。

vAFE是什么？

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)并確保測量更準確，ST 目前正在推首款嵌入垂直模擬前端 (vAFE) 和超低功耗加速度計的生物傳感器 ST1VAFE3BX。顧名思義，vAFE 是專用集成電路 (ASIC) 內(nèi)的模擬電路，用于放大和過濾特定應(yīng)用傳感元件捕獲的生物電位信號，例如 ECG。

全新的心電圖監(jiān)測方式：用智能手機和可穿戴設(shè)備內(nèi)的 ST 生物傳感器監(jiān)測心電圖

當我們研究 vAFE 時，我們發(fā)現(xiàn)心電圖監(jiān)測系統(tǒng)是讓工程師用差分模式連接電極來測量靜電勢。因此，我們生物傳感器中的 vAFE 是觸摸或滑動手勢感測技術(shù)的一種應(yīng)用擴展，現(xiàn)在，可以檢測更復(fù)雜的信號。因此，這也證明了我們在傳感器方面的專業(yè)技術(shù)是如何滲透到整個產(chǎn)品系列之中的。

用電極測量靜電勢的示例

為什么要增加加速度計和人工智能

生物傳感器框圖：整合用于檢測生物電位信號的垂直模擬前端 (vAFE) 和用于運動跟蹤的三軸超低功耗加速度計以及 AI 核心 (MLC、FSM)

模擬前端 vAFE 檢測生物電位信息，同時慣性傳感器提供情境感知功能，有助于進一步凈化信號，確保機器學(xué)習(xí)核心提供準確的結(jié)果，因為算法對輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求很高。例如，當使用便攜式監(jiān)測設(shè)備的人移動時，加速度計會檢測到人體運動，并取消或更正傳感器捕獲的相關(guān)數(shù)據(jù)，因此，ST1VAFE3BX是業(yè)內(nèi)首次把生物傳感、慣性傳感器和人工智能融合在一起，跟蹤大腦功能、心率、心電信號以及手或眼運動，為新型產(chǎn)品上市打開了大門。

這次整合的成果是什么？

ST1VAFE3BX 發(fā)布后，一些 ST 合作伙伴開始采用這款新器件開發(fā)新產(chǎn)品，并表示它是在可穿戴設(shè)備中開發(fā)手勢識別、心率監(jiān)測、認知性能和神經(jīng)健康檢測應(yīng)用的絕佳解決方案。這一技術(shù)進步讓他們可以顯著增強產(chǎn)品的功能性和用戶體驗。

ST1VAFE3BX，生物傳感與超低功耗兼?zhèn)?/strong>