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更小、更精确的血糖监测仪

据天下卫生组织的统计,举世糖尿病患者人数约为1.55亿,估计到2025年将增添至3亿。因为人体内血糖值的高或低都邑严重要挟康健,是以采取预防和监测步伐变得异常紧张。以是,您可以想象,未来可能会有百万台小我便携式血糖监测仪(BGMs)的需求。

今世血糖监测仪必要在更小的尺寸内实现高度集成,以便人们携带。同时,为了满意患者的日常需求,该种高机能设备还必要具备只需少量血液就可准确丈量血糖水平的功能。

血糖监测仪传感器前真个周详多路复用器无需糖尿病患者应用指尖进行多次丈量。只管多路复用器彷佛只能处置惩罚在不合旌旗灯号通道之间切换的简略单纯事情,但实际上,它在准确丈量从传感带接管到的旌旗灯号方面起侧紧张感化。

选择精确的周详多路复用器可赞助设计小型血糖监测仪的工程师降服有关电流透露、电容导通和尺寸限定等方面的主要设计寻衅。懂得这些参数的紧张性可赞助工程师更好地进行设计,而糖尿病患者可减轻苦楚悲伤并改良生活质量。

超低透露电流(ILEAKAGE)

血糖监测仪应用试纸与患者的血液互相感化,孕育发生化学反映,并借助特殊的传感带孕育发生电流旌旗灯号。该电流旌旗灯号很小,平日可在跨阻放大年夜器TIA)级中转换为放大年夜的电压旌旗灯号。来自传感器带的电流旌旗灯号经由过程可设置设置设备摆设摆设的增益设置被馈送到TIA,然后由模数转换器ADC,平日处在微节制器内部)进行采样。

图1:血糖监测仪模拟前端中的周详多路复用器应用示例

图1所示为一个通道4:1多路复用器,为运算放大年夜器(op-amp)的可设置设置设备摆设摆设增益切换四个不合的反馈元件。外部电阻器RF(如图1所示),或者使用四个通道中始终关闭的一个通道,可确保放大年夜器不在开环设置设置设备摆设摆设下事情。只管图1中所示为四个反馈电阻,但根据所需的不合增益设置,以致可以增添或削减电阻数量

根据试纸的电流输出,这些增益设置是必须的,其范围可能在10µA至80µA之间,详细取决于血糖水平的上下。也可变动范围,以便在不合光阴或针对不合患者丈量血糖水平。

为此,设计职员不仅必要低导通电阻(RON),而且还需超低透露多路复用器来前进ADC精度。

缘故原由很简单:当开关接通时,来自多路复用器的透露电流会加到来自传感带的电流旌旗灯号中,并流经反馈电阻,从而导致在运算放大年夜器的输出端供给差错读数。然后,此差错输出电压值会馈送到ADC,这使得ADC在转换为数字旌旗灯号进行处置惩罚时会在显示屏上显示不正确的读数。

以是,综上所述,多路复用器的泄电流越小,输出端得到的读数就越正确。

TI已宣布一系列满意超低透露要求的周详多路复用器。TMUX1104(在图1中凸起显示)供给了极低的导通透露(25°C时为3pA-TYP和50pA-MAX)。因为超低泄电流,TMUX1104能够将旌旗灯号从高源阻抗输入切换到高输入阻抗运算放大年夜器,且具有最小的偏移偏差。

低电容(CON)

影响血糖监测仪利用中多路复用器机能的另一个紧张参数是导通电容CON。CON会影响多路复用器的沉降机能,从而影响系统的瞬态机能。

轻忽多路复用器的CON规范时,TIA电路可能会呈现稳定性问题。多路复用器的CON可能会引起振荡,从而导致旌旗灯号链的瞬态机能较差。只管系统设计职员可能不会故意在设计中增添电容,但多路复用器的CON可能足够大年夜,以至于影响系统。

选择低CON的多路复用器可赞助最大年夜限度地削减由这些常见电路寻衅引起的问题。当多路复用器通道导通时,多路复用器的CON代表系统看到的等效于接地的电容。模拟多路复用器的CON范例值范围从几十微微法拉(pF)到跨越400pF不等。然则,TMUX1104器件的CON低至35pF。

假如应用四通道单刀单掷(1:1)开关进行可设置设置设备摆设摆设的增益节制,如图2所示,则每个零丁通道都有自己的CON。当所有通道导通时,CON将并联放置。维持四个通道中的一个通道始终关闭可确保放大年夜器不在开环设置设置设备摆设摆设下事情。假如未选择多路复用器来优化导通电容,则1:1开关的单个通道平日可具有70pF的电容。是以,在所有四个通道均导通的环境下,反馈路径的总CON将为280pF。相反,假如应用仅具有35pF CON的TMUX1104,则在所有通道都导通的环境下,总反馈电容仅为140pF。

图2:可设置设置设备摆设摆设的增益节制

小型血糖监测仪的留意事变

无论是手机、条记本电脑照样平板电脑,更智能、更小、更轻的办理规划是大年夜势所趋。血糖监测仪等便携式医疗设备也是如斯。患者更爱好可供给正确读数且易于携带的小型血糖监测仪。这给设计职员探求正确、小巧的新型办理规划时带来了寻衅。

TMUX11x周详多路复用器系列支持采纳短序线和无引线封装的宽事情电源(1.08V至5.5V单电源或±2.5V双电源)。这些器件具有极低导通电流、低CON和小封装选项,使其可用于必要高精度丈量的便携式医疗利用。TMUX1104是业界最小的单通道4:1周详多路复用器之一(如图3所示)。该器件具有超低透露电流(3pA_TYP)和8_nA的低电源电流,极其得当诸如由电池供电的血糖监测仪等便携式医疗利用。

图3:TMUX1104DQA(10-USON封装)

设计正确的血糖监测仪时,无需权衡系统的正确性或稳定性。只需在传感器前端选择一个具有极低透露电流、低CON并采纳小封装的周详多路复用器即可。

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