MAX30009 AFE は、なぜバイオインピーダンスおよびICGアプリケーションに最適なのですか？

[Tsuneharu_Fuji]

バイオインピーダンス測定システムは、信号測定にADIの高集積アナログフロントエンド（AFE）チップを採用しています。このチップにはいくつかの利点があります。

1. 広範囲で設定可能な電流源
   送信チャンネルには正弦波電流源が内蔵されており、16Hz～500kHzの広い周波数範囲でAC励起電流を供給できます。電流振幅の範囲は16nA rms～1.28mA rmsです。周波数および電流はいずれも完全に設定可能です。

2. さらに、柔軟な入力/出力マルチプレクサ（mux）により、双極電極構成または四極電極構成のいずれかの測定方式に対応しています。受信チャンネルは以下の特長を備えています。

• 高入力インピーダンス
• 低ノイズ
• 高CMRR
• プログラマブルゲイン
• 設定可能なローパス/ハイパスフィルタ
• デュアル20ビットADC
• 同期IQ信号取得

3. 内蔵キャリブレーション機能
   バイオインピーダンス解析/分光法（BIA/BIS）や自動体外式除細動器（AED）における人体インピーダンス測定など、高い絶対インピーダンス精度が要求されるアプリケーションでは MAX30009 は複数のキャリブレーション機能を提供します。専用の4線式キャリブレーションポートに外部の高精度抵抗を接続することで、最高の精度が得られます。
   また、内部でトリミングされた高精度抵抗でも優れたキャリブレーション性能が得られます。

4. 図5に示すように、本システムはバイオインピーダンス測定のための完全なソリューションです。
   本システムは、高集積かつプログラマブルな電源管理ICである MAX20356 を用いて電源レールを管理し、低消費電力のBluetooth®対応マイクロコントローラユニット（MCU）を介してバイオインピーダンスAFEである MAX30009 と通信を行います。
   AFEの送信チャネルは、内蔵のダイレクトデジタルシンセサイザ（DDS）およびD/Aコンバータ（DAC）を用いて、周波数調整可能な正弦波掃引電圧を生成します。
   この電圧はバイアス抵抗を介して電流刺激に変換され、人体に印加されます。応答信号は、AFEの受信チャンネルの入力ピンで測定され取得されます。
   ICG測定では、一般的に使用される励起信号の周波数範囲は20kHz～200kHzであり、励起電流のrms値は約0.12mAです。これは、人体の交流インピーダンス範囲0.1Ω～0.4Ωに対応します。
   本設計では、65.536kHz、256μAの励起信号を人体に印加して、インピーダンス測定を行っています。
   これにより、システムの複雑さ、PCBサイズ、および消費電力が低減され、ウェアラブル心血管モニタリングデバイスに最適となります。

図5： MAX32666、MAX20356、および MAX30009 を用いた
バイオインピーダンス測定システムのブロック図

適用品番

DigiKey品番	メーカー品番
175-MAX30009ENA+TTR-ND、 175-MAX30009ENA+TCT-ND、 175-MAX30009ENA+TDKR-ND	MAX30009ENA+T
505-MAX30009ENA±ND	MAX30009ENA+
175-MAX20356AEWY+TR-ND	MAX20356AEWY+
505-MAX20356AEWY+TTR-ND	MAX20356AEWY+T

オリジナル・ソース（English）