健康護(hù)理設(shè)備的先進(jìn)性著實(shí)令人激動(dòng)。護(hù)理設(shè)備設(shè)計(jì)的改進(jìn)能將生命體征監(jiān)護(hù)功能部署到運(yùn)動(dòng)員和健身愛(ài)好者的手中,而更重要的是,新的病人監(jiān)護(hù)設(shè)備可以提高舒適性,改善住院效果。
直到最近,生命體征監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的便攜性仍非常有限,因?yàn)樗鼈凅w積和功耗都很大。因此臨床連續(xù)監(jiān)護(hù)只能用于危重病人,60%至70%的病人只能定期監(jiān)護(hù)。如果 能夠?qū)崿F(xiàn)可負(fù)擔(dān)的低功耗便攜式監(jiān)護(hù)系統(tǒng),病人的安全性、監(jiān)護(hù)效果和舒適性都將得到顯著提高。這些屬性還能將這種設(shè)備系列擴(kuò)展使用到非醫(yī)院環(huán)境中的慢性病病 人監(jiān)護(hù)。
來(lái)自TI公司的芯片在這類設(shè)備的演進(jìn)中扮演著重要的角色。于2010年發(fā)布的ADS129x系列器件提供完整集成的模擬前端(AFE) 功能,可用于病人監(jiān)護(hù)、便攜式和高端心電圖(ECG)及腦電圖(EEG)設(shè)備。開(kāi)發(fā)這種集成電路的工程師隊(duì)伍必須平衡一些極具挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)目標(biāo):每通道功 耗小于750uW,噪聲符合IEC的ECG標(biāo)準(zhǔn)(10uVp-p輸入),尺寸為8mmx8mm,以便支持便攜式和一次性ECG貼片應(yīng)用,以及低成本。
讓我們仔細(xì)了解一下ADS129x系列器件的其中一員ADS1298,圖1就是該器件的裸片照片。ADS1298是針對(duì)ECG/EEG應(yīng)用開(kāi)發(fā)的一款8通道、24位集成模擬前端。采用8mmx8mm的BGA封裝,裸片尺寸為6mmx5.6mm。經(jīng)過(guò)工程師的精心版圖設(shè)計(jì),ADS1298集成了43個(gè)分立的IC功能,組合面積可達(dá)1800mm2。
因?yàn)檫@些應(yīng)用中的輸入信號(hào)非常微弱,所以設(shè)計(jì)時(shí)需要特別留意輸入阻抗。差分輸入信號(hào)將經(jīng)過(guò)EMI濾波模塊和低噪聲的斬波穩(wěn)定PGA消除1/f噪聲(也稱為閃爍噪聲)。TI工程師在delta sigma(差和)轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)上為ADS129x系列設(shè)計(jì)了一種新的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)內(nèi)核。這種ADC特別敏感,功耗比競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品低3倍。另外還使用1.2V帶隙電路提供高精度的參考電壓(Vref)信號(hào)。
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除了版圖方面的亮點(diǎn)外,我們還發(fā)現(xiàn)電氣隔離也是設(shè)計(jì)和處理的重點(diǎn)。設(shè)計(jì)中廣泛使用了去耦電容,用于實(shí)現(xiàn)電路模塊間的電氣隔離,而且還有三重勢(shì)阱結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)完整的電氣隔離。
再深入一點(diǎn),圖2顯示了ADS1298 的SEM橫截面。從圖中可以看出,ADS1298使用了魯棒性、高良率的0.35um 4層鋁Bi-CMOS工藝。Bi-CMOS工藝和低噪聲雙極放大器成就了ADS1298的低功耗和低噪聲性能。
圖中顯示使用了成熟的、高良率且可靠的4層鋁0.35um工藝。
1.光學(xué)拇指?jìng)鞲衅?,用于測(cè)量脈搏和SpO2
2.胸部傳感器,用于測(cè)量ECG/HR、呼吸和皮膚溫度
3.護(hù)腕模塊,用于單次膨脹或自動(dòng)NIBP監(jiān)護(hù)
小尺寸提高了病人的舒適性和便攜性。系統(tǒng)的低成本能將連續(xù)監(jiān)護(hù)的好處帶給更多的病人。正在開(kāi)發(fā)、還未得到FDA批準(zhǔn)的版本包括更多功能,比如無(wú)線連接。ADS129x系列器件在設(shè)備開(kāi)發(fā)中的重要性:用于病人監(jiān)護(hù)的TI ADS1298R模擬前端使ViSi移動(dòng)病人監(jiān)護(hù)儀的實(shí)現(xiàn)成為可能。它所提供的體積減小和功耗降低是空前的。
怎么樣?以后大家出行都帶著這個(gè)設(shè)備,隨時(shí)監(jiān)測(cè)自己的身體健康狀況,是不是有種要長(zhǎng)生不老的感覺(jué)呢?!
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