走向“数据融合” MEMS传感器创新可穿戴与医疗应用

2013-11-18 19:51:30来源: 互联网

PNI总裁兼执行长Becky Oh发表该公司最新的进展──一款1.5x1.5x0.5mm的微型芯片,该芯片可以执行复杂的传感器融合功能,代替任何厂商的加速计、陀螺仪、磁力计和高度计,然后把位置信息传送给应用处理器。该芯片名为“Sentral”,这种机器状态芯片在功能方面类似于苹果最近宣布的用于iPhone 5s的M7传感器融合芯片,都是把传感器融合功能从应用处理器卸除,而只消耗应用处理器的1%功率。

  博通公司(Broadcom)资深产品经理Steve Malkos展示一款创新传感器融合演算法HULA (Hybrid Universal Location Application),可以通过把GPS信息与加速计、陀螺仪、磁力计和高度计的航位推算功能相结合,用于确定位置信息。它被称为混合通用位置应用 (HULA),使用Kalman过滤器来补偿单个传感器的误差,比如GPS信号受阻或者影响磁力计读数的杂散磁场,从而获得更加精确的位置信息。

  博通的HULA,使用Kalman过滤器来补偿单个传感器的误差

  博通的HULA,使用Kalman过滤器来补偿单个传感器的误差,从而获得更加精确的位置信息(下右),这些信息可以用一个磁力计(上右)或一个陀螺仪(下左)来获得。(来源:博通)

  在“数据融合——MEMS应用的基石”会场,Movea Inc. (美国加州普莱森顿市)的客户解决方案架构师Tim Kelliher认为,为满足未来的需求,我们需要从“传感器融合”走向“数据融合”,因为现在智能手机可以使用不同类型的数据,可以使其能够提前预见你的需求,比如,当你坐在影院里面时自动关掉你的手机铃声。

  在一个名为“MEMS与传感器,通向主流之旅”的会场,飞兆半导体MEMS与传感器解决方案副总裁Janusz Bryzek预测,不远的将来,将有数万亿个传感器布署在全球各地,需要1.3亿个8英寸ASIC晶圆和2.6亿个8英寸MEMS晶圆,总计需要3亿平米的硅基板。Bryzek追溯了MEMS传感器的发展历史,从1950年代一直到今天,预言MEMS市场的增长速度将继续快于总体半导体产业(参见下图),并呼吁梦想者和他们一起设想传感器发展的路线图——类似于国际半导体技术路线图。这将是“万亿传感器峰会”(2013年10月23-25日,美国加州斯坦福)的目标之一,Janusz Bryzek担任该会议的主席。

MEMS芯片市场(绿线)较半导体市场(蓝线)的成长更快,并将在2023年达到1兆片的市场规模  

  MEMS芯片市场(绿线)较半导体市场(蓝线)的成长更快,并将在2023年达到1兆片的市场规模

  在一个题为“MEMS与传感器将在可穿戴产品及我们使用的一切物品中无处不在,创造一个更加完全、更加方便和更加高效的新世界”的主旨发言中,意法半导体模拟、MEMS与传感器执行副总裁兼总经理Benedetto Vigna把繁荣发展的消费MEMS市场与快速增长的医疗保健和健康MEMS市场联系在了一起。Vigna追溯了人机界面的历史,从键盘到鼠标,直到当今利用动作感应MEMS传感器来控制机器,比如任天堂的Wii。由于这些成果,目前各种新型人机界面选择急剧增多,促使触摸、手势、语音和图像识别在消费产品中日益流行。现在消费者的兴趣已被点燃,向采用同样MEMS传感器的可穿戴产品的过渡正在进行之中,比如Fitbit和Nike Fuelband,这些产品通过追踪人们的活动水平来督促健身。

  医用MEMS是最新的领域,美国食品及药物管理局(FDA)已批准十几种基于MEMS的健康监控设备,比如Preventice公司的BodyGuardian远程监控系统,它把一个胶带直接贴在人体上,然后随时把心电图、心率、呼吸率和活动水平通过无线方式发送给医疗人员,从而帮助老年人安享晚年,病人更早地安全离开医院,从而减轻医院人满为患的问题。

  “我们的目标是让病人把医院带回家,” Preventice的高级营销副总裁Michael Emerson在报告中表示,主题是“MEMS在诊断与治疗中的应用”。“通过使用可穿戴设备和相关设备用于诊断、治疗和康复计划管理,我们能够改善病人参与、降低成本和提供更好的病人看护。”

  据A.M. Fitzgerald & Associates LLC(美国加州)创始人Alissa Fitzgerald,MEMS在医疗保健领域的下一个应用前沿是可植入传感器。她的公司已向几十家客户提供关于整个MEMS器件技术开发周期的建议,从商业和IP策略,到初始设计、原型生产和代工转移。

  Fitzgerald表示:“MEMS将改变医疗保健和健康的未来,它能更加精确地感测人体生理状况,从而实现更好的诊断与更有效的治疗。”

  在其题为“MEMS整合到医疗解决方案所面临的挑战”的报告中,她讨论了生物不相容性挑战:硅芯片必须封装起来,防止人体被芯片尖锐的边角划伤,同时需要防止芯片内部被体液所腐蚀。她介绍了当今最先进的可植入MEMS器件,包括Debiotech公司(瑞士洛桑)与意法半导体合作开发的胰岛素注射泵,可以自动向监控糖尿病患者并释放胰岛素;CardioMEMS(美国)正在开发的可植入血压监测计。

Replenish公司的可植入微流体泵可以安置在眼内,可以在需要时精确地释出几纳升的药物,可以持续工作九个月才需要重新装药  

  Replenish公司的可植入微流体泵可以安置在眼内,可以在需要时精确地释出几纳升的药物,可以持续工作九个月才需要重新装药

  在最后一场会议中,我作为主持人参加了一个小组讨论会,题目是“MEMS与传感器在医疗保健与健康领域的未来”,Replenish公司(美国加州)的MEMS制程工程师Blake Axelrod介绍了一种迄今最大胆的可植入MEMS器件:可以植入到眼内的一种微流体泵,可以在需要时精确地释出几纳升的药物,可以持续工作九个月才需要重新装药。

关键字:数据融合  MEMS  传感器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/1118/article_20886.html
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