一个直接电流到数字转换器IC用于基于发光的检测,向一个节能的穿皮二氧化碳传感器穿戴式
Tuna B Tufan1, Benjamin Larkin1, John McNEILL1
1Department of Electrical and Computer Engineering, Worcester Polytechnic Institute, Worcester, MA 01609, USA.
IEEE open journal of the Solid-State Circuits Society
|March 12, 2026
概括
这项研究引入了一种用于穿戴式截面二氧化碳传感的新型集成电路. 节能设计使得在传统医院环境之外可以持续,非侵入性地监测呼吸功能.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 传感器技术 传感器技术
- 集成电路设计 集成电路设计
背景情况:
- 持续的动脉二氧化碳监测对于呼吸评估至关重要.
- 目前的方法,如动脉血液气体分析是侵入性的和间歇性的.
- 通过皮肤传感可以提供非侵入性监测,但由于庞大的硬件,缺乏可穿戴的解决方案.
研究的目的:
- 开发第一个用于穿戴式穿皮二氧化碳传感器的集成电路.
- 为了实现节能,持续和非侵入性呼吸系统监测.
- 克服现有的穿皮传感器在可穿戴应用中的局限性.
主要方法:
- 实现一个比度时域双生命周期引用技术.
- 使用直流数字转换器 (DCD) 架构.
- 采用I-DAC电流缩放技术,以提高精度.
主要成果:
- 在30μA输入范围内实现0.15-nA/cnt分辨率.
- 在88-μW的低功耗下运行.
- 在广泛的输入范围内保持了≤0.5%的发光率误差.
结论:
- 拟议的集成电路是首个可穿戴的穿皮CO2传感器的集成电路.
- 该设计在低功耗下提供高分辨率和精度,适合节能可穿戴设备.
- 这一进步使得在各种环境中能够进行持续的,非侵入性的呼吸监测.
