面向醫(yī)療市場(chǎng)的MEMS傳感器應(yīng)用

自1980年以來，世界肥胖癥人數(shù)增長(zhǎng)了不止一倍。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，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(shì)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(gè)危險(xiǎn)因素。由于老齡化和肥胖癥越來越普遍，許多國(guó)家面臨醫(yī)療保健成本增加的宏觀經(jīng)濟(jì)問題。目前，慢性病占據(jù)了75%的醫(yī)療保健成本。主動(dòng)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(chǎng)趨勢(shì)使醫(yī)療護(hù)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(jì)、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€(gè)人監(jiān)控?cái)?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(dòng)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(duì)人們生活的影響。隨著移動(dòng)模塊成本的降低，嵌入式移動(dòng)健康解決方案預(yù)計(jì)將激增，為創(chuàng)新型服務(wù)的開發(fā)創(chuàng)造機(jī)會(huì)。遠(yuǎn)程患者監(jiān)測(cè)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(jì)。

半導(dǎo)體技術(shù)繼續(xù)在助力實(shí)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(yàn)。據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Transparency Market Research預(yù)測(cè)2012年，全球MEMS醫(yī)療應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模為18億美元，預(yù)計(jì)從2013年開始該市場(chǎng)將以20.2%年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2019年，市場(chǎng)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(zhǎng)壽命，幫助人們提高生活質(zhì)量。飛思卡爾Xtrinsic基于微電機(jī)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(cè)應(yīng)用中提供重要信息：

·血壓計(jì)

·有創(chuàng)血壓計(jì)

·宮腔內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)儀

·醫(yī)院床位控制

·呼吸器和呼吸機(jī)

·睡眠呼吸暫停監(jiān)測(cè)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(dòng)監(jiān)測(cè)器

血壓計(jì)

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(zhǎng)期沖擊動(dòng)脈壁，可能會(huì)引起健康問題，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(jì)正在被越來越多地用于高血壓的診斷和管理。家庭自動(dòng)血壓計(jì)包括臂式和腕式單元。圖1演示了典型血壓計(jì)的系統(tǒng)模塊框圖。

圖1：血壓計(jì)內(nèi)部框圖

血壓計(jì)的基本功能是測(cè)量動(dòng)脈壁的壓力。其中一個(gè)獲得該測(cè)量數(shù)據(jù)的方法是使用一個(gè)可測(cè)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(jī)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(shí)，圍繞在胳膊上的氣門會(huì)漸漸釋放空氣。同時(shí)，壓力傳感器會(huì)進(jìn)行測(cè)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(jì)。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(bǔ)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(jì)，可幫助延長(zhǎng)更簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)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(jī)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(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格提供高精度、高度可靠的傳感器。

圖2：活動(dòng)和健康監(jiān)測(cè)模塊框圖

活動(dòng)監(jiān)測(cè)器

堅(jiān)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?dòng)監(jiān)測(cè)器是一個(gè)小型器件，可記錄用戶鍛煉方式的信息，使用壽命長(zhǎng)?；顒?dòng)監(jiān)測(cè)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(jì)步器，可通過測(cè)量垂直加速度計(jì)算步數(shù)并計(jì)算花費(fèi)在特定活動(dòng)的累計(jì)時(shí)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(dòng)。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(dòng)監(jiān)測(cè)器的基礎(chǔ)。慣性傳感器專為檢測(cè)運(yùn)動(dòng)、傾斜、定位、沖擊和振動(dòng)帶來的力量轉(zhuǎn)變而設(shè)計(jì)?；顒?dòng)監(jiān)測(cè)器和自由落體檢測(cè)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(jī)模式運(yùn)作，對(duì)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(cè)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(huì)失去知覺并暈倒。慣性傳感器可用于檢測(cè)人們的跌倒行為。傳感器的輸出信號(hào)可用于激活報(bào)警或通過無線通信發(fā)出警報(bào)。

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(jī)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(duì)兩個(gè)中斷引腳進(jìn)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(dòng)或自由落體監(jiān)測(cè)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(cè)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(hào)，使MMA8451Q在不活動(dòng)時(shí)依然能監(jiān)測(cè)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(jìn)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(bǔ)充加速度傳感器數(shù)據(jù)。