Destiné aux nouvelles générations de dispositifs portables de santé tels que les montres intelligentes, les bracelets de sport, les bagues connectées ou les lunettes intelligentes (les wearables), le biocapteur à haut niveau d'intégration de STMicroelectronics combine une voie d'entrée pour la détection de la fréquence cardiaque et de l'activité neurologique avec un suivi des mouvements. Le tout s’appuie pour l’analyse des données acquises sur un cœur de traitement intégrant des algorithmes d’intelligence artificielle (IA).

Sur ce circuit (référencé ST1VAFE3BX), la combinaison du signal analogique transmis par le bloc frontal avec les données de mouvement du capteur d'accélération facilite ainsi une analyse précise et contextuelle des données.

« Aujourd'hui, tout le monde peut porter au poignet une fonction de surveillance de la fréquence cardiaque, de suivi de l'activité et de géolocalisation, estime Simone Ferri, vice-président du groupe APMS et directeur général du sous-groupe Mems de STMicroelectronics. Notre biocapteur franchit dans ce cadre un palier dans le secteur des appareils électroniques portables en assurant la détection à la fois des mouvements et des signaux corporels dans un format ultracompact pour une consommation d'énergie minimale. »

Dans le détail, les circuits analogiques front-end du capteur affichent un gain programmable et une résolution en conversion analogique/numérique de 12 bits. La fréquence de données de sortie maximale - 3 200 Hz - convient à une grande variété de mesures biopotentielles pour quantifier l'activité cardiaque, cérébrale et musculaire. Des caractéristiques qui, selon ST, simplifient la détection de différents types de signes vitaux qui peuvent être des indicateurs des états émotionnels ou physiques. Les fabricants d'appareils de bien-être et de santé peuvent ainsi élargir leur gamme de produits pour y inclure des fonctionnalités telles que l'électrocardiographie (ECG), l'électroencéphalographie (EEG), la sismocardiographie (SCG) ou l'électroneurographie (ENG).

Fondé sur une technologie Mems (microsystèmes électromécaniques), le circuit intègre donc un accéléromètre à faible bruit qui fonctionne dans une plage programmable à pleine échelle comprise entre ± 2 g et ± 16 g. Cet accéléromètre apporte la notion de détection inertielle qui fournit des informations sur les mouvements de son propriétaire, lesquelles sont synchronisées avec la détection des signaux biologiques vitaux afin d'aider l'application à déduire les relations entre signaux mesurés et activité physique.

Parallèlement, le capteur intègre un cœur de traitement pour l'apprentissage automatique, ainsi qu’une machine à états finis de ST pour la programmation et l’implantation d’arbres de décision simples pour le traitement neuronal. Ces compétences en IA permettent au capteur de gérer des fonctions telles que la détection d'activité de manière autonome, soulageant ainsi le processeur hôte principal en vue d’accélérer les réponses du système et minimiser la consommation d'énergie.

Le biocapteur ST1VAFE3BX, qui fonctionne sous une tension d'alimentation comprise entre 1,62 V et 3,6 V pour un courant de fonctionnement typique de 50 µA (2,2 µA en mode basse consommation), est actuellement en production en boîtier LGA à 12 entrées de 2 x 2 mm. Il est disponible sur l'eSTore (échantillons gratuits disponibles) auprès des distributeurs de STMicroelectronics.

Une démonstration de ce capteur aura lieu lors salon Electronica 2024 qui se déroule à Munich (Allemagne) du 12 au 15 novembre.