Neuer Sensor für Fitness-Tracking in Smartwatches und Fitnessarmbändern

SFH 7060
Der integrierte optische Sensor SFH 7060 für die Ermittlung von Herzfrequenz und Blutsauerstoffgehalt ist hinsichtlich Energieverbrauch und Messgenauigkeit optimiert. Er beinhaltet eine hochempfindliche Photodiode und drei grüne sowie je eine rote und infrarote LED.
Quelle: Osram
11.08.2015 | Fachpresse

Osram Opto Semiconductors optimiert sein Portfolio für die optische Messung von Puls und Blutsauerstoff

Der neue Sensor SFH 7060 von Osram Opto Semiconductors dient zur Messung der Herzfrequenz und des Sauerstoffgehalts im Blut. Er zeichnet sich durch sehr gute Signalqualität und geringen Energieverbrauch aus. Haupteinsatzgebiete für das Bauteil sind mobile Geräte wie Smartwatches oder Fitnessarmbänder – sogenannte Wearables – zur kontinuierlichen Überwachung von Körperfunktionen. Der integrierte optische Sensor beinhaltet fünf Leuchtdioden mit drei verschiedenen Wellenlängen und eine hochempfindliche Photodiode.

Der SFH 7060 ist eine Weiterentwicklung des optischen Sensors SFH 7050, den Osram im Herbst 2014 vorgestellt hat. Er erfüllt die gleichen Funktionen wie das Vorgängerbauteil, ist aber hinsichtlich Energieverbrauch und Signalqualität optimiert. Der SFH 7060 besteht aus drei grünen sowie je einer roten und infraroten LED und einer großflächigen Photodiode, die durch einen lichtdichten Steg optisch von den Emittern getrennt ist. In der Anwendung strahlt der Sensor Licht in die Haut ein, welches von Blut und vom umliegenden Gewebe unterschiedlich absorbiert und auf den Detektor reflektiert wird. Aus Absorptionsmessungen mit verschiedenen Wellenlängen lassen sich die Herzfrequenz und die Blutsauerstoffsättigung ermitteln.

Effiziente und stabile Pulsmessung

Für die Pulsmessung am Handgelenk ist grünes Licht am besten geeignet. Der SFH 7060 beinhaltet drei grüne LED mit 530 Nanometern (nm) Wellenlänge, die in der neuesten, hocheffizienten UX:3-Chiptechologie von Osram Opto Semiconductors gefertigt sind. Im optimalen Arbeitspunkt bei einem Strom von 20 Milliampere betrieben, sind sie besonders effizient und liefern typisch 3,4 Milliwatt optische Leistung bei 3,2 Volt Spannung je Chip. Die im Vergleich zum SFH 7050 höhere Lichtmenge führt zu einer besseren Signalqualität und ermöglicht so eine stabilere Pulsmessung. Außerdem erlaubt der geringere Stromverbrauch längere Batterielaufzeiten im Endgerät.

Genauere Blutsauerstoffmessung

Der Sauerstoffgehalt des Bluts wird aus der unterschiedlichen Absorption von rotem (660 nm) und infrarotem (940 nm) Licht ermittelt. Dabei hängt die Qualität der Messung erheblich von dem erreichbaren Signal-Rausch-Verhältnis sowie von der Linearität des Photodetektors ab. Die integrierte Photodiode mit einer aktiven Fläche von 1,3 mm x 1,3 mm erfüllt diese Anforderungen optimal. Zusätzlich ist im SFH 7060 der Abstand zwischen den beiden Sendern und der Photodiode größer ausgelegt als im SFH 7050. Auf diese Weise dringt das Licht tiefer in die Haut ein, bevor es auf den Detektor zurück reflektiert wird, was zu stabileren Signalen und zu einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis führt. Wie beim Vorgänger ist die Wellenlänge des roten Senders auf eine sehr enge Toleranz von ± 3 nm spezifiziert, um präzise Messungen zu gewährleisten. Die spektralen Bandbreiten der infraroten und grünen LED betragen jeweils 30 nm. 

Mit dem neuen Sensor erweitert Osram Opto Semiconductors sein Portfolio für Fitness-Tracking-Anwendungen um ein weiteres Bauteil, das sich konsequent an den aktuellen Anwenderbedürfnissen orientiert. „Der Markt für die Selbstüberwachung medizinischer Kennwerte mit Hilfe von Wearables entwickelt sich rasant und entsprechend schnell ändern sich manche Anforderungen an die Komponenten“, erklärt Dr. Jörg Heerlein, Senior Marketing Manager bei Osram Opto Semiconductors. „Wir arbeiten sehr eng mit unseren Kunden zusammen, um kontinuierlich und zügig die passenden Produkte anzubieten.“ Die Anwender können nun wählen zwischen einer hocheffizienten, auf Pulsmessung spezialisierten Lösung, einem sehr kompakten Sensor zur kombinierten Puls- und Blutsauerstoffmessung und einer leicht größeren Variante mit gleicher, aber deutlich optimierter Funktion.

Technische Daten:
Maße 7,2 mm x 2,5 mm x 0,9 mm
Wellenlänge 530 nm / 660 nm / 940 nm
Optische Leistung (je grüne LED) bei 20 mA 3,4 mW
Photoempfindliche Fläche 1,7 mm²

ÜBER OSRAM

OSRAM, mit Hauptsitz in München, ist einer der beiden weltweit führenden Lichthersteller. Mit seinem Portfolio deckt das Unternehmen die gesamte Wertschöpfungskette von Komponenten – einschließlich Lampen, Vorschaltgeräten und optischen Halbleitern wie lichtemittierenden Dioden (LED) – über Leuchten und Licht-Management-Systeme bis hin zu Beleuchtungslösungen ab. OSRAM beschäftigt weltweit rund 34.000 Mitarbeiter und erzielte im Geschäftsjahr 2014 einen Umsatz von über 5,1 Milliarden Euro (jeweils zum 30. September). Im Fokus der Geschäftsaktivitäten steht seit über 100 Jahren das Thema Licht und damit Lebensqualität. Das Unternehmen wurde am 8. Juli 2013 an den Börsen in Frankfurt am Main und München notiert unter der WKN: LED 400 (Börsenkürzel: OSR). Weitere Informationen finden Sie im Internet unter www.osram.de

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