无源的nfc加传感_用于葡萄糖和乳酸NFC供电的汗液生物传感器

京脉圈

685人浏览 · 2021-01-10 15:24:57

京脉圈 · 2021-01-10 15:24:57 发布

什么是汗水生物传感器？

汗液生物传感器是一种监测特定生理汗液量的装置，通常戴在手臂或肩膀上，因为与身体其他部位相比，这些部位的汗液分泌量较高。通常，汗液生物传感器设计用于分析葡萄糖、乳酸或钠等生物标志物，提供有关血糖含量、肌肉活动或水合作用的信息汗液生物传感器在医疗器械行业和学术界引起了越来越多的关注，因为它们为非侵入性监测重要的生物标志物提供了一个独特的机会，用于健康和健身应用以及医疗诊断和治疗。

由John Rogers教授领导的西北大学生物集成电子中心的研究人员是支持研究可穿戴式汗液生物传感器的人之一。他们最近发表的一篇题为《无电池、皮肤接口的微流体/电子系统，用于同时进行电化学、比色和汗液体积分析》的出版物突出了他们的努力。

图中显示了汗液生物传感器的不同方面，特别突出了其多层结构以及无电池操作。来自Rogers研究小组的图

电位葡萄糖和乳酸传感器的电压缓冲器

模拟前端非常简单，只需要一个带有集成RF滤波器的简单电压跟随器。葡萄糖和乳酸传感器是电位传感器，这意味着它们输出的电压与被分析汗液样本中葡萄糖或乳酸的浓度成比例。这种操作是普通实验室pH探头的基础，需要相当简单的硬件(由低噪声电压缓冲器组成)来实现。

葡萄糖和乳酸电位传感器的示意图。在数字化之前对每个信号进行缓冲和滤波，以消除外来噪声。图像内容从Sc

该研究小组在跟随器电路的反馈网络中假如电容器，以降低带宽与噪声。然后由14位模数转换器读取信号。

通过NFC无线供电

研究团队强调的一个关键特性是其设备的无电池操作。Rogers研究集团没有使用标准的一次电池或二次电池为设备供电，而是选择采用无线供电方案，巧妙地利用NFC(近场通信)进行电源和通信。

该技术在消费者NFC标签中被广泛使用，用于标签和支持NFC的智能设备之间的短距离无线通信。尽管NFC并没有像许多先前预测的那样完全接管消费电子行业，但NFC在使用手机和智能手表实现非接触式支付方面的应用正在不断增长。NFC提供的功率非常小，因此电路必须以极低的功率运行。他们使用德州仪器(TI)的RF430FRL152H传感器转发器，该转发器设计用于小型电池或更有趣的磁场运行。

德州仪器RF430FRL152H的功能框图。来自RF430FRL152H数据表的图像。

RF430FRL152H具有1.45 V的极低工作电压，旨在用于处理间歇性磁场提供的不受调节的可变功率。RF430FRL152H包括德州仪器(TI)流行的低功耗MSP430微控制器架构，该架构拥有业界最低的工作电压之一。Rogers集团提到使用ADA4505-2缓冲传感器信号，ADA4505-2是一种小尺寸、零交叉、低噪声、低工作电压放大器。最小的占地面积对于确保传感器在身体上佩戴时保持不显眼至关重要。由于来自葡萄糖和乳酸传感器的信号具有非常小的动态范围且未被放大(因为放大器而非单位增益缓冲器将需要额外的无源组件)，因此必须使用零交叉和低噪声来最小化失真。