醫(yī)療電子領(lǐng)域的MEMS傳感器應用

　　半導體技術(shù)繼續(xù)在助力實現(xiàn)便攜式、患者監(jiān)控、診斷和療法的新技術(shù)開發(fā)中扮演重要角色。MEMS傳感器技術(shù)的突破也為醫(yī)療應用帶來前所未有的便利性和體驗。據(jù)調(diào)研機構(gòu)Transparency Market Research預測2012年，全球MEMS醫(yī)療應用市場規(guī)模為18億美元。

　　自1980年以來，世界肥胖癥人數(shù)增長了不止一倍。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，在全世界，有超過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(shù)就已經(jīng)增加了1，040萬——每天平均增加3萬人。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(tǒng)疾病、心血管疾病、中風、關(guān)節(jié)炎和癌癥的另一個危險因素。由于老齡化和肥胖癥越來越普遍，許多國家面臨醫(yī)療保健成本增加的宏觀經(jīng)濟問題。目前，慢性病占據(jù)了75%的醫(yī)療保健成本。主動和預防性保健方法變得越來越重要。

　　隨著醫(yī)療保健技術(shù)的不斷發(fā)展，這些市場趨勢使醫(yī)療護理轉(zhuǎn)型成為可能。曾經(jīng)在醫(yī)院或醫(yī)生辦公室使用的臨床設(shè)備現(xiàn)已移至家中。如血壓計、血糖儀、體重秤等便攜式醫(yī)療設(shè)備如今都已連接到數(shù)據(jù)樞紐中心，或?qū)⒛膫€人監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送至可安全保管的醫(yī)療云中。所有類型的醫(yī)療保健設(shè)備都正從病房或醫(yī)院向家庭轉(zhuǎn)移。

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

　　半導體技術(shù)繼續(xù)在助力實現(xiàn)便攜式、患者監(jiān)控、診斷和療法的新技術(shù)開發(fā)中扮演重要角色。MEMS傳感器技術(shù)的突破也為醫(yī)療應用帶來前所未有的便利性和體驗。據(jù)調(diào)研機構(gòu)Transparency Market Research預測2012年，全球MEMS醫(yī)療應用市場規(guī)模為18億美元，預計從2013年開始該市場將以20.2%年復合增長率增長，到2019 年，市場規(guī)模將達到65億。

　　作為半導體公司，飛思卡爾始終專注我們能做些什么？如何幫助人們延長壽命，幫助人們提高生活質(zhì)量。飛思卡爾 Xtrinsic基于微電機系統(tǒng) （MEMS）的壓力和加速度傳感器可用于在醫(yī)療保健監(jiān)測應用中提供重要信息：血壓計；有創(chuàng)血壓計；宮腔內(nèi)壓力監(jiān)測儀；醫(yī)院床位控制；呼吸器和呼吸機；睡眠呼吸暫停監(jiān)測儀；健康和健身系統(tǒng)；透析設(shè)備；用于吸入器的藥物傳輸；物理治療設(shè)備；活動監(jiān)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期沖擊動脈壁，可能會引起健康問題，如心臟病。心臟提供的血量以及動脈壁血流阻力將決定血壓。您的心臟提供越多的血量，您的動脈壁就越窄，血壓就越大。

　　家庭自動血壓計正在被越來越多地用于高血壓的診斷和管理。家庭自動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(tǒng)模塊框圖。

　　血壓計內(nèi)部框圖

　　血壓計的基本功能是測量動脈壁的壓力。其中一個獲得該測量數(shù)據(jù)的方法是使用一個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，圍繞在胳膊上的氣門會漸漸釋放空氣。同時，壓力傳感器會進行測量。

　　飛思卡爾 Xtrinsic壓力傳感器，如MPXV5050GP，專為需要高質(zhì)量和可靠性的應用而設(shè)計。飛思卡爾傳感器具有一系列功能和特性，從基礎(chǔ)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為滿足功率效率要求而設(shè)計，可幫助延長更簡單、經(jīng)濟的醫(yī)療和便攜式電子設(shè)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)，以具有競爭力的價格提供高精度、高度可靠的傳感器。

　　活動監(jiān)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的慢性疾病?；顒颖O(jiān)測器是一個小型器件，可記錄用戶鍛煉方式的信息，使用壽命長?；顒颖O(jiān)測器可不斷解讀并總結(jié)所記錄的數(shù)據(jù)，該儀器是一款無創(chuàng)式采集系統(tǒng)和基礎(chǔ)模塊，須包括計步器，可通過測量垂直加速度計算步數(shù)并計算花費在特定活動的累計時間。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?；顒印Ｔ撛O(shè)備常常佩戴在用戶的臀部或手腕上。

　　慣性傳感器是眾多活動監(jiān)測器的基礎(chǔ)。慣性傳感器專為檢測運動、傾斜、定位、沖擊和振動帶來的力量轉(zhuǎn)變而設(shè)計?；顒颖O(jiān)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(nèi)以待機模式運作，對于它們來說，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，患者可能會失去知覺并暈倒。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無線通信發(fā)出警報。

　　活動和健康監(jiān)測模塊框圖

　　飛思卡爾MMA8451Q是具有14位數(shù)據(jù)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、用戶可編程的嵌入式功能，可對兩個中斷引腳進行配置。嵌入式中斷功能可以節(jié)省整體功耗，使主處理器不必連續(xù)輪詢數(shù)據(jù)。如之前所述，它在活動或自由落體監(jiān)測器中起著至關(guān)重要的作用，即可連接到低通數(shù)據(jù)，也可連接到高通數(shù)據(jù)，可最大程度地減少撞擊檢測和更快傳輸所需的數(shù)據(jù)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在不活動時依然能監(jiān)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(shù)據(jù)，具有采樣頻率可調(diào)的能力。它的功耗非常低，具有多種智能功能，不需要醫(yī)療應用進行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。