- 使用半定制系統級封裝方案的醫療傳感器接口
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2015/5/13
醫療市場范圍非常廣泛，涵蓋用于監測和治療的臨床醫療保健設施，以及家庭醫療保健設備。這些設備包括聽力受損的人使用的助聽器、肥胖癥患者用作一部分減肥管理的活動監視器、需要持續治療的人的藥物監測儀，以及用作一部分疼痛管理的經皮給藥的膏藥。
盡管臨床及便攜設備有著重要的作用，醫療行業近來卻轉向家庭醫療保健方面發展，且該細分市場正以高于9%的年增率擴張(Databeans，2014)。隨著“嬰兒潮”一代步入老年，醫療護理需求增加，行業變得越來越依賴替代措施治療病人。加上大眾對健身和健康的興趣增加，這使更便宜便攜的選擇成為必然(圖1)。通過使用便攜式設備代替傳統的定點設施(醫院、診所)，可監視和治療病人而免卻必須經常去看醫生的不便。這使依賴治療的病人提高了生活品質，為保險公司和其他設施優化了產業成本。
使用半定制系統級封裝方案的醫療傳感器接口
圖1：帶有生命體征監測功能的智能手表。
可穿戴醫療設備半導體方案的特點
四個關鍵的醫療保健類別：聽力健康、病人監視、健身以及理療(如疼痛管理)。這些設備的特點是要求體積小、可穿戴和電池供電，包括下列兩至三種關鍵技術特性：
超低電平信號感測；
信號處理及控制；
互操作性。
超低電平信號檢測需要捕捉源自皮膚外部傳感器或穿透皮膚的微創傳感器的微弱生理信號。皮外傳感器的一個例子是心電圖(ECG)電極。心電圖電極捕捉在每次心跳過程中心肌互相去極化引起的皮膚上微弱電變化。
同樣，微創傳感器的一個例子是連續式血糖監測儀(CGM)。它使用傳感器輕輕穿透皮膚，并測量細胞間液的葡萄糖濃度。
平衡系統性能與尺寸
大多數醫療半導體公司提供放大器、A/D轉換器、電源管理等獨立的分立元器件，或提供含微控制器的、結合基本的模擬電路和電源管理的系統單芯片(SoC)解決方案，解決傳感器接口需求。為了優化終端應用的尺寸及性能，這都不是醫療行業理想的方案。
醫療器件制造商往往花費數年開發并改進其傳感器，以便以持續低電平捕捉關鍵的生理信號，同時尋求更低產品總成本，擴大客戶的選擇范圍。
分立方案通常設計為將檢測到的信號轉換為適合A/ D轉換的電壓或電流。然而， 這些方案所占線路板(PCB)空間大，通常花費昂貴，且最終影響終端設備的尺寸。確保采用可穿戴技術的一個關鍵因素是尺寸最小化和用戶舒適度優化，這使分立解決方案難以實現。
此外，分立解決方案可能會受容差引起的聚合偏置影響。偏置電流的變化、動態范圍以及漏電流會影響設備性能。
相比之下，系統單芯片(SoC)方案通常尺寸更小，并提供模擬電路和微控制器改進的集成。然而，由于大多SoC半導體工藝的限制，SoC設計師通常在可實現什么樣的模擬性能方面受限。這些工藝往往以希望達到很高的數字集成水平為主(如每平方毫米芯片上內存越多和數字功能越多則越好)。這意味著必須在更高漏電流和SoC模擬部分有更多噪聲之間作出取舍，為達到醫療設備傳感器的最佳性能，這通常是不可取的。
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