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讓MEMS傳感器大放異彩的四大應(yīng)用領(lǐng)域詳解

發(fā)布時(shí)間:2016-12-12 來(lái)源:WW_CGQJS 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】隨著電子技術(shù)的發(fā)展,MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛,由最早的工業(yè)、軍用航空應(yīng)用走向普通的民用和消費(fèi)市場(chǎng)。MEMS傳感器作為獲取信息的關(guān)鍵器件,對(duì)各種傳感裝置的微型化起著巨大的推動(dòng)作用,已在太空衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、航空航天設(shè)備、飛機(jī)、各種車輛、生特醫(yī)學(xué)及消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。
 
MEMS傳感器典型應(yīng)用如下圖:
 
讓MEMS傳感器大放異彩的四大應(yīng)用領(lǐng)域詳解
 
在智能手機(jī)上,MEMS傳感器提供在聲音性能、場(chǎng)景切換、手勢(shì)識(shí)別、方向定位、以及溫度/壓力/濕度傳感器等廣泛的應(yīng)用;在汽車上,MEMS傳感器借助氣囊碰撞傳感器、胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)和車輛穩(wěn)定性控制增強(qiáng)車輛的性能;醫(yī)療領(lǐng)域,通過(guò)MEMS傳感器研成功制出微型胰島素注射泵,并使心臟搭橋移植和人工細(xì)胞組織成為現(xiàn)實(shí)中可實(shí)際使用的治療方式;在可穿戴應(yīng)用中,MEMS傳感器可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)追蹤、心跳速率測(cè)量等。
 
讓MEMS傳感器大放異彩的四大應(yīng)用領(lǐng)域詳解
 
汽車電子MEMS傳感器的應(yīng)用
 
汽車電子產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為是MEMS傳感器的第一波應(yīng)用高潮的推動(dòng)者,MEMS傳感器在汽車上應(yīng)用的快速發(fā)展主要是受益于各國(guó)政府全面推出汽車安全規(guī)定(比如要求所有汽車采用TPMS系統(tǒng))和汽車智慧化的發(fā)展趨勢(shì)。
 
全球平均每輛汽車包含10個(gè)傳感器,在高檔汽車中,大約采用25至40只MEMS傳感器,車越好,所用的MEMS就越多,BMW740i汽車上就有70多只MEMS。
 
MEMS傳感器可滿足汽車環(huán)境苛刻、可靠性高、精度準(zhǔn)確、成本低的要求。其應(yīng)用方向和市場(chǎng)需求包括車輛的防抱死系統(tǒng)(ABS)、電子車身穩(wěn)定程序(ESP)、電控懸掛(ECS)、電動(dòng)手剎(EPB)、斜坡起動(dòng)輔助(HAS)、胎壓監(jiān)控(EPMS)、引擎防抖、車輛傾角計(jì)量和車內(nèi)心跳檢測(cè)等等。
 
讓MEMS傳感器大放異彩的四大應(yīng)用領(lǐng)域詳解
 
目前,壓力傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀與流量傳感器四類器件合計(jì)占汽車MEMS系統(tǒng)的99%。
 
MEMS壓力傳感器
 
MEMS壓力傳感器是汽車中應(yīng)用最多的傳感器, 至少18個(gè)汽車應(yīng)用領(lǐng)域促進(jìn)壓力傳感器的增長(zhǎng),包括:輪胎壓力,電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)中的剎車傳感器,側(cè)面氣囊,與日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的引擎控制,大氣壓力與廢氣再循環(huán)壓力。這種傳感器用單晶硅作材料,以采用MEMS技術(shù)在材料中間制作成力敏膜片,然后在膜片上擴(kuò)散雜質(zhì)形成四只應(yīng)變電阻,再以惠斯頓電橋方式將應(yīng)變電阻連接成電路,來(lái)獲得高靈敏度。車用MEMS壓力傳感器有電容式、壓阻式、差動(dòng)變壓器式、聲表面波式等幾種常見的形式。
 
MEMS加速度計(jì)
 
MEMS加速度計(jì)的原理是基于牛頓的經(jīng)典力學(xué)定律,通常由懸掛系統(tǒng)和檢測(cè)質(zhì)量組成,通過(guò)微硅質(zhì)量塊的偏移實(shí)現(xiàn)對(duì)加速度的檢測(cè),主要用于汽車安全氣囊系統(tǒng)、防滑系統(tǒng)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)等,除了有電容式、壓阻式以外,MEMS加速度計(jì)還有壓電式、隧道電流型、諧振式和熱電偶式等形式。其中,電容式MEMS加速度計(jì)具有靈敏度高、受溫度影響極小等特點(diǎn),是MEMS微加速度計(jì)中的主流產(chǎn)品。
 
微陀螺儀
 
微陀螺儀是一種角速率傳感器,主要用于汽車導(dǎo)航的GPS信號(hào)補(bǔ)償和汽車底盤控制系統(tǒng),主要有振動(dòng)式、轉(zhuǎn)子式等幾種。應(yīng)用最多的屬于振動(dòng)陀螺儀,它利用單晶硅或多晶硅的振動(dòng)質(zhì)量塊在被基座帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的哥氏效應(yīng)來(lái)感測(cè)角速度。
 
例如汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí),系統(tǒng)通過(guò)陀螺儀測(cè)量角速度來(lái)指示方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)是否到位,主動(dòng)在內(nèi)側(cè)或者外側(cè)車輪上加上適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)以防止汽車脫離車道,通常,它與低加速度計(jì)一起構(gòu)成主動(dòng)控制系統(tǒng)。
 
MEMS流量傳感器
 
MEMS流量傳感器是基于傳統(tǒng)的熱膜片風(fēng)力計(jì)原理借助先進(jìn)的薄膜片技術(shù),將性能穩(wěn)定的薄膜片電阻加工到一片薄膜上。由于采用了MEMS加工,因此一方面縮短了傳感器響應(yīng)時(shí)間,另一方面由于采用了前后橋電路,可以判斷出流體流向,從而進(jìn)一步測(cè)量出回流流量。
 
為了防止溫度變化對(duì)測(cè)量精度的影響,傳感器中采用了兩片熱敏電阻分別對(duì)前后橋進(jìn)行了溫度補(bǔ)償。流量傳感器主要用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)氣量和燃油噴射量,從而將空燃比控制在最佳值附近,此外流量傳感器還廣泛利用于排氣再循環(huán)、防滑驅(qū)動(dòng)、剎車防抱死系統(tǒng)以及電控懸架等許多方面。
 
按銷售額計(jì)算,最大的五種汽車MEMS應(yīng)用按降序排名是:ESC,安全氣囊,進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力(MAP),TPMS與翻滾探測(cè)。
 
消費(fèi)類電子MEMS傳感器的應(yīng)用
 
隨著消費(fèi)電子領(lǐng)域大發(fā)展及產(chǎn)品創(chuàng)新不斷涌現(xiàn),特別是受益于智能手機(jī)和平板電板的快速發(fā)展,消費(fèi)電子已經(jīng)取代汽車領(lǐng)域成為MEMS最大的應(yīng)用市場(chǎng)。其中手機(jī)和平板電腦中的MEMS傳感器幾乎占了消費(fèi)類電子MEMS傳感器類市場(chǎng)的90%。
 
MEMS傳感器在消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用包括運(yùn)動(dòng)/墜落檢測(cè)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)補(bǔ)償、游戲/人機(jī)界面、電源管理、GPS增強(qiáng)/盲區(qū)消除、速度/距離計(jì)數(shù)等等,這些MEMS技術(shù)都在很大程度上提高了用戶體驗(yàn)。
 
終端設(shè)備內(nèi)的硬盤驅(qū)動(dòng)器墜落保護(hù) 是MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器在消費(fèi)電子市場(chǎng)的具有重要?dú)v史意義的代表性應(yīng)用之一。手提電腦內(nèi)的三軸加速計(jì)可以監(jiān)測(cè)加速度,因?yàn)榫哂刑囟ǖ墓δ芎蛿?shù)據(jù)處理電路,它能夠檢測(cè)到硬盤驅(qū)動(dòng)器的意外摔落事故,并及時(shí)命令讀寫頭縮回到安全位置,以防電腦最終摔落在地板上時(shí)損壞讀寫頭。
 
手機(jī)
 
是MEMS在消費(fèi)類產(chǎn)品中最大的應(yīng)用領(lǐng)域。包含MEMS麥克風(fēng)、3D加速器、RF被動(dòng)與主動(dòng)組件、相機(jī)穩(wěn)定與GPS的陀螺儀、小型燃料電池與生化芯片等,應(yīng)用最多的傳感器是加速計(jì)、陀螺儀與MEMS硅麥克風(fēng),其中加速度計(jì)是該市場(chǎng)中第一大應(yīng)用產(chǎn)品。而近期陀螺儀增長(zhǎng)迅速,已經(jīng)成為繼加速度計(jì)后的第二大應(yīng)用產(chǎn)品。
 
MEMS麥克風(fēng)銷售額2015年已經(jīng)突破10億美元,美國(guó)IHS全球產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告表示全球MEMS麥克風(fēng)市場(chǎng)仍將連續(xù)5年維持18%的年復(fù)合成長(zhǎng)率(CAGR)。還有一些MEMS傳感器或剛進(jìn)入市場(chǎng)的,例如磁力計(jì)、指紋傳感器、環(huán)境傳感器、MEMS手機(jī)攝像頭等。而MEMS傳感器在手機(jī)應(yīng)用的數(shù)量規(guī)模以及多樣性,也仍不斷在快速成長(zhǎng)當(dāng)中。
 
蘋果(Apple)公司于2007年首度將微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)加速度計(jì)應(yīng)用在iPhone中,開啟手機(jī)產(chǎn)業(yè)的傳感器革命。iPhone6 Plus就使用了加速度計(jì)、陀螺儀、電子羅盤、氣壓計(jì)、指紋傳感器、接近與環(huán)境光傳感器、MEMS麥克風(fēng)和Image Sensor等MEMS傳感器。截至目前為止,Apple公司已擁有超過(guò)三百五十篇以上與傳感器相關(guān)的發(fā)明專利,而申請(qǐng)內(nèi)容包括觸控、影像、運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)感測(cè)、數(shù)據(jù)運(yùn)算、掉落感知及亮度感知等等。
 
讓MEMS傳感器大放異彩的四大應(yīng)用領(lǐng)域詳解
 
游戲機(jī)
 
是運(yùn)動(dòng)跟蹤和手勢(shì)識(shí)別應(yīng)用的突出代表,以具有革命性的任天堂Wii游戲機(jī)為例, 采用了MEMS三軸加速度計(jì),能夠捕捉到玩家任何細(xì)微的動(dòng)作,使玩家陶醉于真實(shí)的游戲體驗(yàn),通過(guò)不同的動(dòng)作融入到游戲中,例如,模仿一場(chǎng)真實(shí)的網(wǎng)球賽、一場(chǎng)引人入勝高爾夫球賽、一場(chǎng)緊張的拳擊賽或輕松的釣魚比賽的動(dòng)作。
 
高能效低價(jià)微型MEMS傳感器徹底改變了人們與移動(dòng)終端設(shè)備的互動(dòng)方式。在各類移動(dòng)終端、游戲機(jī)、遙控器等設(shè)備上,MEMS傳感器可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的功能,令人心動(dòng)的用戶界面,用戶的手勢(shì)、碰摸就能夠激活相應(yīng)的功能。為消費(fèi)電子產(chǎn)品的“”升級(jí)、換代”劃成一個(gè)里程碑式的注腳。
 
智能穿戴裝置
 
是目前最熱門的新興產(chǎn)品,其所使用的感測(cè)組件,無(wú)論在尺寸、耗電量、感測(cè)靈敏度或是組件可靠度上,通常皆須面對(duì)更嚴(yán)苛的要求。最成功的組件案例是慣性傳感器與MEMS麥克風(fēng),包括Google、Apple、微軟(Microsoft)、摩托羅拉(Motorola)等多家知名大廠,皆已將此兩組件整合在自家的穿戴裝置產(chǎn)品內(nèi),成為其傳感器標(biāo)準(zhǔn)配備。
 
智能穿戴裝置兩大功能項(xiàng)目在于量化生活(QuanTIfied Self)及隨身環(huán)境安全監(jiān)測(cè)。其所需感測(cè)功能大致可包括活動(dòng)感知、影像感測(cè)、環(huán)境感測(cè)及生理感測(cè)四大類別。MEMS組件在穿戴裝置上的應(yīng)用訴求,是使系統(tǒng)達(dá)到微小化、低功耗、高性能及多功能整合等目的。
 
健身和健康監(jiān)測(cè)就是MEMS傳感器在智能穿戴裝置中的代表性的應(yīng)用。計(jì)步表或計(jì)步器是利用三軸MEMS加速度傳感器,在特定的情況下,計(jì)步器的傳感器能夠精確地測(cè)定在步行和跑步過(guò)程中作用在系統(tǒng)上的加速度,通過(guò)處理加速度數(shù)據(jù),計(jì)步器顯示用戶走過(guò)的步數(shù)和速度,以及在身體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所消耗掉的熱量。
 
航空航天設(shè)備上MEMS傳感器的應(yīng)用
 
MEMS傳感器應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域,要求適應(yīng)在不同的空間環(huán)境,包括:真空、電磁輻射、高能粒子輻射、等離子體、微流星體、行星大氣、磁場(chǎng)和引力場(chǎng)等,以及航天器某些系統(tǒng)工作時(shí)或在空間環(huán)境作用下產(chǎn)生的誘導(dǎo)環(huán)境,例如,軌道控制推力器點(diǎn)火和太陽(yáng)電池翼伸展引起的振動(dòng)、沖擊環(huán)境;航天器上的磁性材料和電流回路在空間磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng);航天器上有機(jī)材料逸出物沉積在其他部位造成的分子污染等。
 
因此,航空航天傳感器主要有狀態(tài)傳感器,環(huán)境傳感器之分,前者包括各種活動(dòng)機(jī)件的即時(shí)位置傳感器,如襟,副翼位置,噴口大小,油門位置,減速板位置,起落架收放位置等,飛機(jī)狀態(tài)傳感器,如迎角,側(cè)滑角傳感器,飛機(jī)姿態(tài)傳感器等,各種參數(shù)如液壓,油壓,發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)量,滑油金屬屑,各種消耗品如油料剩余量,消耗速度等,還有結(jié)冰傳感器,火警傳感器,極限傳感器,過(guò)載傳感器,生命傳感器以及各種多余度系統(tǒng)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換傳感器。
 
環(huán)境傳感器主要有溫度傳感器、濕度傳感器、氧氣傳感器、壓力傳感器、流量傳感器等。
 
MEMS傳感器在航空航天領(lǐng)域中主要有五種用途:
 
①提供有關(guān)航天器的工作信息,起故障診斷的作用;
 
②判斷各分系統(tǒng)間工作的協(xié)調(diào)性,驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案;
 
③提供全系統(tǒng)自檢所需信息,給指揮員決策提供依據(jù);
 
④提供各分系統(tǒng)、整機(jī)內(nèi)部檢測(cè)參數(shù),驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。
 
⑤監(jiān)測(cè)飛行器內(nèi)外部的環(huán)境,為飛行員航天員提供所需的生存條件,保障正常飛行參數(shù)。
 
MEMS傳感器構(gòu)成的電子設(shè)備
 
MEMS傳感器在飛行器中的電子設(shè)備、飛行器設(shè)計(jì)及微小衛(wèi)星等技術(shù)方面都有重要的應(yīng)用。機(jī)載分布式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī),由全壓一靜壓一攻角為一體的多功能微型大氣數(shù)據(jù)探頭(或稱組合式空速管)、微型壓力傳感器(靜壓、差壓及動(dòng)壓)以及信號(hào)處理單元直接組成,并封裝在殼體內(nèi),形成一個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)。
 
MEMS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
 
微型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)集微陀螺、微加速度計(jì)及其信號(hào)處理單元為一體,該系統(tǒng)以硅材料為主,用MEMS加工工藝制造而成,其體積和質(zhì)量比常規(guī)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)至少下降2一3個(gè)數(shù)量級(jí)。
 
采用MEMS技術(shù)制造的微型慣性測(cè)量單元(MIMU),沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)的部件,在壽命、可靠性、成本、體積和質(zhì)量等方面都要大大優(yōu)于常規(guī)的慣性儀表。所生產(chǎn)出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)化的、高性能航天器姿態(tài)測(cè)量?jī)x器性能更好,價(jià)格更便宜,而且在航空航天平臺(tái)均能使用。采用MIMU器件可使裝置的重量大大減輕。
 
MEMS加速度傳感器
 
加速度傳感器在航空航天應(yīng)用在姿態(tài)航向基準(zhǔn)系統(tǒng);捷聯(lián)慣性測(cè)量單元;飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng);飛行控制系統(tǒng);包括顫振測(cè)試在內(nèi)的飛行期間結(jié)構(gòu)測(cè)試;健康系統(tǒng)測(cè)試;穩(wěn)定性測(cè)試;地面振動(dòng)測(cè)試(風(fēng)洞試驗(yàn));模態(tài)測(cè)試;發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、制導(dǎo)系統(tǒng)等。
 
MEMS化學(xué)傳感器
 
這種類似于電子鼻的高溫傳感器陣列是用于檢測(cè)和控制航空和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排放物質(zhì)。通過(guò)分析電子鼻產(chǎn)生的信號(hào)確定排放系統(tǒng)廢氣的成分。
 
MEMS壓力傳感器
 
航空航天傳感器在飛行中、飛行試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)、風(fēng)洞試驗(yàn),以及在設(shè)備的制造生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用十分普遍。壓力測(cè)量的特點(diǎn)是;被測(cè)壓力種類多、涉及范圍廣,測(cè)壓點(diǎn)多,要求測(cè)量精度高。
 
航天航空集當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和材料技術(shù)于一身,對(duì)傳感器的要求越來(lái)越高,MEMS傳感器發(fā)展方向是多功能化、小型化、智能化、集成化,隨著產(chǎn)品可靠性進(jìn)一步提高和價(jià)格降低,制作技術(shù)發(fā)展的不斷成熟和完善,MEMS傳感器在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)在更廣泛范圍取代傳統(tǒng)傳感器。
 
生物醫(yī)療行業(yè)MEMS傳感器的應(yīng)用
 
MEMS傳感器技術(shù)的突破也為醫(yī)療應(yīng)用帶來(lái)前所未有的便利性和體驗(yàn)。隨著人口的老齡化,人們的醫(yī)療保健問(wèn)題變的空前重要。人們的醫(yī)療保健問(wèn)題變的空前重要。體外診斷、藥物研究、病患監(jiān)測(cè)、給藥方式以及植入式醫(yī)療器械等領(lǐng)域都在不斷發(fā)展,系統(tǒng)集成商們需要?jiǎng)?chuàng)新的技術(shù)來(lái)迅速提高產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品成本、縮小產(chǎn)品尺寸。
 
讓MEMS傳感器大放異彩的四大應(yīng)用領(lǐng)域詳解
 
生物MEMS技術(shù)為所有這些領(lǐng)域帶來(lái)改進(jìn)了傳感和執(zhí)行功能的微型器件,如加速度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器以及微泵。
 
測(cè)壓傳感器
 
應(yīng)用在醫(yī)學(xué)中被稱為醫(yī)用測(cè)壓傳感器,它們都必須高度精確并緊湊包裝,以方便攜帶,特別是器械要與病人直接連接時(shí)。
 
現(xiàn)在將小型測(cè)壓傳感器應(yīng)用到容易發(fā)生人為錯(cuò)誤的領(lǐng)域,如:用于給藥的輸液泵。這種傳感器可準(zhǔn)確測(cè)量輸液袋的重量,當(dāng)液體重量與預(yù)先設(shè)定值不同時(shí),傳感器會(huì)立即向連接的設(shè)備發(fā)出警告信息,并及時(shí)跟控制器通信。
 
測(cè)壓傳感器的核心部件是箔應(yīng)變計(jì),采用真空沉積或?yàn)R射技術(shù),通過(guò)材料的分子鍵合附著在介電層上,這種技術(shù)通常稱為薄膜法。理想的應(yīng)變計(jì)應(yīng)該體積小,成本低,對(duì)于負(fù)荷方向上的應(yīng)變極為靈敏,而且不受周圍環(huán)境溫度變化的影響。
 
讓MEMS傳感器大放異彩的四大應(yīng)用領(lǐng)域詳解
 
植入式傳感器
 
應(yīng)當(dāng)體積小,重量輕,并且和身體兼容,同時(shí)還要求其功率非常小。更重要的是,它們不能隨著時(shí)間的推移而衰變。
 
由于這類傳感器屬于第Ⅲ類醫(yī)療器械,因此需要有食品及藥物管理局(FDA)的批準(zhǔn)才能使用。一般來(lái)講,這類傳感器價(jià)格非常昂貴,而且需要專家做外科手術(shù)進(jìn)行移植。對(duì)功率的要求是植入式傳感器正常工作所面臨的主要挑戰(zhàn)之一。不需要功率就能發(fā)揮作用的傳感器是最完美的。
 
壓電聚合傳感器
 
體積小,可靠性高,不需要外部動(dòng)力而且能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作。這類傳感器可應(yīng)用于監(jiān)視病人活動(dòng)的心臟起搏器,通過(guò)植入式傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心率變化。舉個(gè)例子,由于腹部長(zhǎng)了一個(gè)大動(dòng)脈瘤,要求切除一部分脆弱的動(dòng)脈,用人工合成的管狀器官來(lái)替代。這時(shí),可以在手術(shù)的過(guò)程中植入一個(gè)傳感器,用來(lái)監(jiān)視手術(shù)部位的壓力泄漏。
 
心臟起搏器
 
每當(dāng)病人運(yùn)動(dòng)時(shí),傳感器就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)。心臟起搏器接收到這些信號(hào),然后使心臟也相應(yīng)的博動(dòng)。如果病人在休息,信號(hào)為零,則心臟起搏器會(huì)使心臟以正常頻率博動(dòng),例如大約70次/分鐘。傳感器能區(qū)分出各種活動(dòng),例如走路、跑步、或是其他身體活動(dòng)。傳感器的輸出和運(yùn)動(dòng)量成正比。
 
MEMS加速度傳感器
 
提出一種無(wú)創(chuàng)胎心檢測(cè)方法,研制出一種簡(jiǎn)單易學(xué)、直觀準(zhǔn)確的介于胎心聽診器和多普勒胎兒監(jiān)護(hù)儀之間的臨床診斷和孕婦自檢的醫(yī)療輔助儀器。
 
通過(guò)加速度傳感器將胎兒心率轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào),經(jīng)前置放大用的儀器放大器實(shí)現(xiàn)差值放大。然后進(jìn)行濾波等一系列中間信號(hào)處理,用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。通過(guò)光隔離器件輸入到單片機(jī)進(jìn)行分析處理,最后輸出處理結(jié)果。
 
基于MEMS加速度傳感器設(shè)計(jì)的胎兒心率檢測(cè)儀在適當(dāng)改進(jìn)后能夠以此為終端,做一個(gè)遠(yuǎn)程胎心監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。醫(yī)院端的中央信號(hào)采集分析監(jiān)護(hù)主機(jī)給出自動(dòng)分析結(jié) 果,醫(yī)生對(duì)該結(jié)果進(jìn)行診斷,如果有問(wèn)題及時(shí)通知孕婦到醫(yī)院來(lái)。該技術(shù)有利于孕婦隨時(shí)檢查胎兒的狀況,保障胎兒和孕婦的健康。
 
生物傳感器
 
對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),它是由固定化的生物敏感材料做識(shí)別元件(包括酶、抗體、抗原、微生物、細(xì)胞、組織、核酸等生物活性物質(zhì))與適當(dāng)?shù)睦砘瘬Q能器(如氧電極、光敏管、場(chǎng)效應(yīng)管、壓電晶體等)及信號(hào)放大裝置構(gòu)成的分析工具。
 
在臨床醫(yī)學(xué)中,酶電極是最早研制且應(yīng)用最多的一種傳感器。利用具有不同生物特性的微生物代替酶,可制成微生物傳感器。生物傳感器已應(yīng)用于監(jiān)測(cè)多種細(xì)菌、病毒及其毒素。藥物分析用生物傳感器的典型代表產(chǎn)品是 SPR生物傳感器,這是一種表面膜共振分析,是實(shí)時(shí)測(cè)定生物分子結(jié)合的技術(shù)。
 
最常見的用于生物傳感:基于抗體-抗原的相互作用,核酸相互作用, 酶的相互作用,細(xì)胞相互作用,使用仿生材料的相互作用。
 
隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)達(dá),越來(lái)越多的醫(yī)療保健應(yīng)用使用MEMS器件,并由此帶來(lái)市場(chǎng)強(qiáng)勁增長(zhǎng)!

本文來(lái)源于傳感器技術(shù)。 
 
 
 
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