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Medtech-Portrait | Beschleunigungssensor

ADXL380: Digitales Stethoskop mit MEMS-Beschleuniger

4. März 2025, 9:30 Uhr | Ute Häußler

Analog zu digital: Mit dem ADXL380 stellt Analog Devices einen MEMS-Beschleunigungssensor für die Entwicklung digitaler Stethoskope vor. Der ultraleise 3-Achsen-Accelerometer misst Herz- und Lungentöne auch bei hohen Vibrationen präzise. Ein Elektronikbaustein für Stethoskope, EKG und Vitaldaten.

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Gegenüber herkömmlichen piezoelektrischen Sensoren, die bereits heute in digitalen Multiskopen akustische Schallwellen »abhören«, ermöglicht der ADXL380 eine deutlich präzisere Erfassung von Herz- und Lungentönen. Die digitale Signalverarbeitung erlaubt eine Verstärkung der Signale um das 40- bis 60-Fache und verbessert die Audioklarheit um 96 Prozent. Für Ärzte heißt das: Auch subtile Veränderungen der Herzgeräusche können besser gehört und erkannt werden, neben der Beurteilung durch einen Mediziner sind die Körpervorgänge auch digital analysierbar. Durch die Präzision der sensorischen Messung auch in rauen Umgebungen und unter starker Vibration können Notärzte im fahrenden Krankenwagen oder im Chaos einer überfüllten Notaufnahme fundierte Einschätzungen treffen.

Akustische Diagnostik für kontinuierliche Überwachung

Neben digitalen Stethoskopen eignet sich der ADI-Beschleunigungssensor auch für den Einsatz in weiteren medizinischen Applikationen, in denen die sehr genaue Erkennung von Schallwellen diagnostisch hilft. Etwa in der Seismokardiografie, wo der Mini-Sensor die mechanischen Bewegungen des Herzens deutlich detaillierter erfasst als bei einem klassischen EKG – vom Öffnen und Schließen der Herzklappen bis zum Blutfluss zwischen den Herzkammern. Die geringe Größe und der niedrige Stromverbrauch prädestinieren den Sensor auch für das Design von Wearables, Patches und mobilen Medizingeräten zum kontinuierlichen Monitoring von Vitaldaten.

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Präzise Technik und flexible Entwicklung

Der ADXL380 ist so groß wie ein Stecknadelkopf und eignet sich mit nur 2,9 mm × 2,8 mm × 0,87 mm im LGA-Gehäuse mit 14 Pins gut für den Einbau in möglichst kleinen Medizingeräten. Auch die Implementierung in Mini-Medizingeräten für das Tragen am Körper ist dank der kompakten Bauform möglich. Mit seiner niedrigen Rauschdichte von 20 μg/√Hz in der XY-Achse und 27 μg/√Hz in der Z-Achse arbeitet der Sensor besonders präzise. Die Bandbreite von 4 kHz, eine individuelle Kalibrierung jedes Achsensensors, eine Amplitudenschwankung von unter 0,25 dB sowie eine minimale Verzerrung THD+N von 0,1 Prozent ermöglichen eine detaillierte Erfassung von Biosignalen in medizinischer Qualität.

Betriebsmodi für Performance und Low Power

Der Sensor bietet sechs verschiedene Betriebsmodi, die einen optimalen Trade-off zwischen Rauschen und Stromverbrauch ermöglichen. Im High-Performance-Modus liegt der Stromverbrauch bei 330 μA, während im Ultra-Low-Power-Modus nur 35 μA benötigt werden. Für die Anwendung in Stethoskopen steht ein spezieller Heart-Sound-Modus zur Auswahl. Die wählbaren Messbereiche von ±4g, ±8g und ±16g machen den Sensor vielseitig.

Digitale Features für die Medizintechnik

Für die Medizingeräteentwicklung weiter relevant sind die integrierten digitalen Features: Ein 16-bit ADC, programmierbare Filter sowie verschiedene Kommunikationsschnittstellen (SPI, I2C, I2S, TDM und PDM) erleichtern die Integration. Der integrierte Temperatursensor und Funktionen wie Tap-Detection und Activity-Monitoring können für zusätzliche Gesundheitsmessungen, die Bewegungserkennung als Sicherheitsfunktion sowie intelligente Sleep- und Aktivitätsmodi zum Einsatz kommen.

Unterstützung für Medizintechnikingenieure

Für die Evaluierung stehen verschiedene Entwicklungsboards zur Verfügung, sowohl mit SPI als auch I2C-Schnittstelle. Die Betriebsspannung von 2,25 V bis 3,6 V (optional auch 1,8 V) und der weite Temperaturbereich von -40°C bis +85°C ermöglichen flexible Designs.

Mit dem ADXL380 erweitert Analog Devices das Portfolio an Präzisionssensoren für die Medizintechnik. Die Kombination aus geringem Rauschen, niedriger Leistungsaufnahme und umfangreichen digitalen Features macht den Sensor zu einer interessanten Option für die nächste Generation digitaler Stethoskope und medizinischer Wearables.