醫療電子領(lǐng)域的MEMS傳感器應用

半導體技術(shù)繼續在助力實(shí)現便攜式、患者監控、診斷和療法的新技術(shù)開(kāi)發(fā)中扮演重要角色。MEMS傳感器技術(shù)的突破也為醫療應用帶來(lái)前所未有的便利性和體驗。據調研機構Transparency Market Research預測2012年，全球MEMS醫療應用市場(chǎng)規模為18億美元。

自1980年以來(lái)，世界肥胖癥人數增長(cháng)了不止一倍。據世界衛生組織統計，在全世界，有超過(guò)14億的成年人超重。2009年，在全球 60歲及以上的人口中，有6.8億人超重。僅從2007年至今，肥胖癥人數就已經(jīng)增加了1，040萬(wàn)——每天平均增加3萬(wàn)人。這些趨勢都是慢性病滋生的主要因素。超重和缺乏體育鍛煉則容易導致糖尿病和心血管疾病。人口老齡化是呼吸系統疾病、心血管疾病、中風(fēng)、關(guān)節炎和癌癥的另一個(gè)危險因素。由于老齡化和肥胖癥越來(lái)越普遍，許多國家面臨醫療保健成本增加的宏觀(guān)經(jīng)濟問(wèn)題。目前，慢性病占據了75%的醫療保健成本。主動(dòng)和預防性保健方法變得越來(lái)越重要。

隨著(zhù)醫療保健技術(shù)的不斷發(fā)展，這些市場(chǎng)趨勢使醫療護理轉型成為可能。曾經(jīng)在醫院或醫生辦公室使用的臨床設備現已移至家中。如血壓計、血糖儀、體重秤等便攜式醫療設備如今都已連接到數據樞紐中心，或將您的個(gè)人監控數據發(fā)送至可安全保管的醫療云中。所有類(lèi)型的醫療保健設備都正從病房或醫院向家庭轉移。

除了將醫療設備帶入家庭，醫療保健移動(dòng)連接的廣泛使用也能大大降低醫療成本，增加醫療保健服務(wù)的覆蓋面和可獲性，并減少疾病對人們生活的影響。隨著(zhù)移動(dòng)模塊成本的降低，嵌入式移動(dòng)健康解決方案預計將激增，為創(chuàng )新型服務(wù)的開(kāi)發(fā)創(chuàng )造機會(huì )。遠程患者監測功能專(zhuān)為減輕非健康生活方式和老齡化人口所帶來(lái)的成本負擔而設計。

半導體技術(shù)繼續在助力實(shí)現便攜式、患者監控、診斷和療法的新技術(shù)開(kāi)發(fā)中扮演重要角色。MEMS傳感器技術(shù)的突破也為醫療應用帶來(lái)前所未有的便利性和體驗。據調研機構Transparency Market Research預測2012年，全球MEMS醫療應用市場(chǎng)規模為18億美元，預計從2013年開(kāi)始該市場(chǎng)將以20.2%年復合增長(cháng)率增長(cháng)，到2019 年，市場(chǎng)規模將達到65億。

作為半導體公司，飛思卡爾始終專(zhuān)注我們能做些什么?如何幫助人們延長(cháng)壽命，幫助人們提高生活質(zhì)量。飛思卡爾 Xtrinsic基于微電機系統 (MEMS)的壓力和加速度傳感器可用于在醫療保健監測應用中提供重要信息：血壓計;有創(chuàng )血壓計;宮腔內壓力監測儀;醫院床位控制;呼吸器和呼吸機;睡眠呼吸暫停監測儀;健康和健身系統;透析設備;用于吸入器的藥物傳輸;物理治療設備;活動(dòng)監測器。

血壓計

老齡化和肥胖癥可能導致高血壓。高血壓是指高壓血流長(cháng)期沖擊動(dòng)脈壁，可能會(huì )引起健康問(wèn)題，如心臟病。心臟提供的血量以及動(dòng)脈壁血流阻力將決定血壓。您的心臟提供越多的血量，您的動(dòng)脈壁就越窄，血壓就越大。

家庭自動(dòng)血壓計正在被越來(lái)越多地用于高血壓的診斷和管理。家庭自動(dòng)血壓計包括臂式和腕式單元。下圖演示了典型血壓計的系統模塊框圖。

血壓計內部框圖

血壓計的基本功能是測量動(dòng)脈壁的壓力。其中一個(gè)獲得該測量數據的方法是使用一個(gè)可測量當前壓力的壓力傳感器。血壓的不斷變化改變了控制空氣泵的電機的速率。氣囊壓向胳膊，使其產(chǎn)生收縮壓。當達到收縮壓時(shí)，圍繞在胳膊上的氣門(mén)會(huì )漸漸釋放空氣。同時(shí)，壓力傳感器會(huì )進(jìn)行測量。

飛思卡爾 Xtrinsic壓力傳感器，如MPXV5050GP，專(zhuān)為需要高質(zhì)量和可靠性的應用而設計。飛思卡爾傳感器具有一系列功能和特性，從基礎器件到充分放大型和溫度補償型器件。放大型系列產(chǎn)品可輕松連接至MCU。低壓壓力傳感器系列專(zhuān)為滿(mǎn)足功率效率要求而設計，可幫助延長(cháng)更簡(jiǎn)單、經(jīng)濟的醫療和便攜式電子設備的使用壽命。飛思卡爾壓力傳感器采用微機械加工技術(shù)、薄膜金屬化和雙極型半導體加工技術(shù)，以具有競爭力的價(jià)格提供高精度、高度可靠的傳感器。

活動(dòng)監測器

堅持體育鍛煉可幫助人們減少或預防肥胖癥和老齡化所帶來(lái)的慢性疾病?；顒?dòng)監測器是一個(gè)小型器件，可記錄用戶(hù)鍛煉方式的信息，使用壽命長(cháng)?；顒?dòng)監測器可不斷解讀并總結所記錄的數據，該儀器是一款無(wú)創(chuàng )式采集系統和基礎模塊，須包括計步器，可通過(guò)測量垂直加速度計算步數并計算花費在特定活動(dòng)的累計時(shí)間。準確定位后，該器件可記錄您行走的每一步，并且還可記錄上下樓梯、彎腰系鞋帶等日?；顒?dòng)。該設備常常佩戴在用戶(hù)的臀部或手腕上。

慣性傳感器是眾多活動(dòng)監測器的基礎。慣性傳感器專(zhuān)為檢測運動(dòng)、傾斜、定位、沖擊和振動(dòng)帶來(lái)的力量轉變而設計?；顒?dòng)監測器和自由落體檢測器需要迅速反應、高靈敏度、低電流消耗、低壓操作并在小型封裝內以待機模式運作，對于它們來(lái)說(shuō)，飛思卡爾加速度傳感器是理想的解決方案。

慣性傳感器還可用于檢測患者因身體異常情況所導致的跌倒。例如，如果血糖水平太低，患者可能會(huì )失去知覺(jué)并暈倒。慣性傳感器可用于檢測人們的跌倒行為。傳感器的輸出信號可用于激活報警或通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信發(fā)出警報。

活動(dòng)和健康監測模塊框圖

飛思卡爾MMA8451Q是具有14位數據精度的智能低功耗3軸電容式微機電加速度傳感器。這款加速度傳感器具有靈活的、用戶(hù)可編程的嵌入式功能，可對兩個(gè)中斷引腳進(jìn)行配置。嵌入式中斷功能可以節省整體功耗，使主處理器不必連續輪詢(xún)數據。如之前所述，它在活動(dòng)或自由落體監測器中起著(zhù)至關(guān)重要的作用，即可連接到低通數據，也可連接到高通數據，可最大程度地減少撞擊檢測和更快傳輸所需的數據分析。該器件可從任何可配置嵌入式功能的組合中生成慣性喚醒中斷信號，使MMA8451Q在不活動(dòng)時(shí)依然能監測事件并保持低功耗。MMA8451Q采用3mm×3mm×1mm QFN封裝。

飛思卡爾的Xtrinsic MPL3115A2可提供非常精確的壓力和海拔高度數據，具有采樣頻率可調的能力。它的功耗非常低，具有多種智能功能，不需要醫療應用進(jìn)行數據處理。該器件具有不到1英尺的分辨率，可用于補充加速度傳感器數據。