生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)領(lǐng)域的醫(yī)療傳感器(一)
科幻劇《無(wú)敵金剛》(The Six MillionDollar Man)搬上電視熒屏距今已差不多有40年時(shí)間,隨著現(xiàn)代電子技術(shù)與納米技術(shù)、高級(jí)植入技術(shù)、太陽(yáng)能與光能設(shè)備,以及醫(yī)學(xué)與生物學(xué)領(lǐng)域傳感器重要發(fā)展的融合,科學(xué)幻想正在成為現(xiàn)實(shí)??茖W(xué)創(chuàng)新催生了增強(qiáng)和代替人體器官的基于傳感器的電子設(shè)備。這些電子設(shè)備包括WBAN(無(wú)線體域網(wǎng))以及增強(qiáng)或代替眼睛和耳朵的設(shè)備。本文第一部分描述了創(chuàng)新的傳感器技術(shù),以及從傳感器直到微控制器的微型化、可植入以及無(wú)線電子接口方式。第二部分將討論肺、心臟和大腦。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/160626.htm傳感器與無(wú)線通信設(shè)備的發(fā)展使我們能夠設(shè)計(jì)出微型、高成本效益以及智能的生理傳感器結(jié)點(diǎn)。一個(gè)創(chuàng)新是可穿戴的健康監(jiān)控系統(tǒng),如WBAN.針對(duì)這一技術(shù)的IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一個(gè)與醫(yī)療傳感器體域網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的小功率低數(shù)據(jù)速率無(wú)線方案。2011年,意法半導(dǎo)體公司推出了自己的未來(lái)cyborg技術(shù),包括傳感器和MEMS,以及iNEMO(慣性模塊評(píng)估板)結(jié)點(diǎn)(圖1)。
圖1,意法半導(dǎo)體公司開(kāi)發(fā)了一些用于個(gè)人與診斷的傳感器應(yīng)用
在這一領(lǐng)域的其它供應(yīng)商中,Analog Devices也提供了一些先進(jìn)的活動(dòng)監(jiān)控解決方案,以及傳感器接口元件,而德州儀器公司提供了一個(gè)帶Tmote Sky的開(kāi)發(fā)套件,這是下一代的mote平臺(tái),即針對(duì)極低功耗、高數(shù)據(jù)速率傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的遠(yuǎn)程平臺(tái),有容錯(cuò)和易于開(kāi)發(fā)的雙重設(shè)計(jì)目標(biāo)。TI公司的Tmote Sky套件號(hào)稱(chēng)有10KB的片上RAM(所有mote中的最大容量),IEEE 802.15.4射頻,以及一個(gè)125m作用范圍的集成板載天線。
幫助盲人重見(jiàn)光明
視網(wǎng)膜修復(fù)技術(shù)可以幫助患視網(wǎng)膜退化疾病,如可能致盲的黃斑變性的人群恢復(fù)視力(參考文獻(xiàn)1)。研究人員做了臨床植入研究,證明植入假體最終可彌補(bǔ)眼睛失去的功能,研究采用了一種植入物,包含一個(gè)15通道的激勵(lì)芯片、分立的電源元件,以及與眼睛外壁吻合的電源與數(shù)據(jù)接收線圈。波士頓視網(wǎng)膜植入項(xiàng)目的研究人員在一只豬的視網(wǎng)膜下區(qū)域植入了一個(gè)陣列,而大部分假體(一個(gè)鈦制的密封電子組件盒)則附著在鞏膜的外表面,或眼白部分。盒中伸出一個(gè)螺旋狀電極陣列,延伸至眼的顳上象限(圖2)。系統(tǒng)有一個(gè)外接的視頻捕捉單元,以及一個(gè)能向設(shè)備植入部分發(fā)送影像數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)(圖3)。一只定制ASIC將圖像轉(zhuǎn)換為兩相的電流脈沖,其送至電極陣列的強(qiáng)度、周期以及頻率都是可編程的(圖4)。Minco公司也提供了針對(duì)植入體的先進(jìn)柔性電路,有助于實(shí)現(xiàn)這一面向170萬(wàn)遭受此類(lèi)眼疾痛苦的人們的項(xiàng)目。
圖2,波士頓視網(wǎng)膜植入項(xiàng)目的研究人員在一頭豬的視網(wǎng)膜下區(qū)域植入了一個(gè)陣列,但把假體的大部分(一個(gè)鈦制的密封電子組件)裝在鞏膜的表面。
電極陣列從盒中蜿蜒而出,延伸到眼睛的顳上象限
圖3,此系統(tǒng)有外置的視頻捕捉單元,還有一個(gè)發(fā)射器,它以無(wú)線方式將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給植入的裝置
圖4,定制ASIC將圖像轉(zhuǎn)換為兩相的電流脈沖,對(duì)一個(gè)電極陣列其強(qiáng)度、周期與頻率都是可以編程設(shè)定的
評(píng)論