醫(yī)療電子領(lǐng)域的MEMS傳感器應(yīng)用

半導(dǎo)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(yīng)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(yù)測2012年，全球MEMS醫(yī)療應(yīng)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(dǎo)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(fēng)、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(yù)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(wù)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(yù)計將激增，為創(chuàng)新型服務(wù)的開發(fā)創(chuàng)造機會。遠(yuǎn)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(fù)擔(dān)而設(shè)計。

半導(dǎo)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(yīng)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(yù)測2012年，全球MEMS醫(yī)療應(yīng)用市場規(guī)模為18億美元，預(yù)計從2013年開始該市場將以20.2%年復(fù)合增長率增長，到2019 年，市場規(guī)模將達(dá)到65億。

作為半導(dǎo)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(yīng)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(dǎo)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(dāng)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(dāng)達(dá)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(yīng)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(dǎo)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(yù)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(zhǔn)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、彎腰系鞋帶等日常活動。該設(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。活動監(jiān)測器和自由落體檢測器需要迅速反應(yīng)、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(dǎo)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(yīng)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)。