仿生传感技术引领全新健康生活

稳定的病人也就不需要太多的后续就医。

　　由于这些类型器件中所使用的电子电路越来越小、能耗越来越低，未来会出现更多的全新使用和应用。而这些应用将会涉及病人生活的全部健康领域，从而提供预防为主、成本有效性更高的治疗方法。与此同时，廉价的、便捷的监视系统将通过零售商店向大众提供，这使得每个人在保健和养生方面发挥积极作用。
——本文选自电子发烧友网12月《智慧家庭特刊》Change The World栏目。

　　生物激励技术拓展至全新领域

　　最终，半导体技术的发展将使得这些生物感测和监视系统扩展至全新的生物激励领域，从而有助于保证人们的健康安全并为他们注入活力。例如，小型ECG中使用的类似技术将会使得肌电图 （EMG） 电子器件的使用更加商业化，此类器件可以通过测量软组织内的电活动来精确计算肌肉活动。使用EMG技术监视肌肉运动的电子器件可推广基于肌肉控制的应用。他们能够提高老年人、病人或残疾人的活动能力，例如在一定距离之外打开电灯和电视，而运动控制类计算机游戏和仿真训练似乎已将他们的应用发挥到极致，但是他们的发展并不止步于此。与其他运动类电子器件组合在一起，基于EMG的技术甚至可以帮助解释某个人走路时与踩单车时小腿后部肌肉收缩程度的不同。

　　电子技术的另外一个全新使用来自脉搏血氧饱和度分析电子器件。在这些电子装置中，将两类不同波长的光透过病人的手指投射到一个光电二极管上来测量血氧水平。测量每个波长光上发生变化的氧气吸收率，从而确定脉冲动脉血本身造成的吸收率。这种光学测量类型中采用的电子装置也可被配置为全新类型的心率监视器。如图3所示，不是去测量血氧水平，而是用发光二极管 （LED） 来照亮皮肤，然后测量透射或反射到一个光电二极管的光量来监测每个心动周期所导致的动脉血量的变化。每个心动周期表现为一个峰值，此峰值与一次心跳相关联。这种基于光学的心率感测技术类型的使用也会变得十分普遍。此类技术会形成整个全新的运动和健身心率监视器以及配件市场。这些监视器和配件能够在手腕或其他与皮肤的地方执行测量，同时又不用佩戴使人感到不适的胸带。

　　更多的未来应用也会从此类先进的生物激励电子技术中受益。由于有其他多个生理系统会对流向皮肤的血液流量进行调节，同样类型的光学方法也可被用来监视呼吸和其他循环系统的生理状况。组装在其他系统中（诸如汽车的方向盘）的光学传感器，通过心率或呼吸相关性测量，可以用简单的手掌接触方式采集驾驶员信息，例如焦虑水平或疲劳程度。这些应用，以及生物激励感测的其他用法一定会将健康、健身和安全意识引入到我们生活的方方面面。

　　图3. 可以用发光二极管 （LED） 来照亮皮肤，然后测量反射到一个光电二极管的光量来监测每个心动周期。

　　TI解决方案有助于满足系统要求

　　健康和健身电子装置必须小巧、重量轻并且薄，这样才能使他们易于佩带或者组装到便携式配件中。这些电子器件还要在无需再次充电的情况下运转很长时间，因为即使每天充电一次，用户也会觉得比较麻烦。为了满足这些要求，电子电路通常需要将高级感测和信号调节组合到全集成模拟前端 （AFE），以实现系统优化。如果需要其他数据处理能力，功耗极低的微控制器 （MCU） 可以存储算法并且执行必要的计算。这些系统经常需要无线通信，这样的话，智能手机或其他器件可以访问或显示信息，并且将这些信息传递至医疗人员能够访问的中央系统。这些核心系统功能全都依赖于调节电池电量使用和存储的电源管理器件。在某些情况下，其他IC可被用来调节来自佩带人员体温或运动的能量采集。

　　基于这些要求，TI正在开发可实现下一代健康和健身应用的全新技术，其中包括针对生物激励和其他感测应用设计人员的多种高集成AFE器件。其他TI技术还包括大范围的MSP430(＄2.0250)TM MCU。低功耗ZigBee和Bluetooth无线互联互通解决方案，以及电源管理器件的领先产品组合可选择进行体温和身体运动的能量采集。针对生物激励感测应用的另外一个重要特色领域是TI的先进封装技术，它可提供晶圆级芯片封装 （WCSP），以便在可穿戴设备中实现最薄、最小的芯片安装。

　　健康和健身应用的参考设计

全新健康和健身产品的开发人员常常是小公司中的创新者，他们在系统设计方面也许缺乏足够的专业知识，所以IC解决方案需要具有良好的技术支持、灵活性并且易于使用。通过其TIDesigns 参考设计库，TI可以满足这些开发人员的需要。通过使用电路原理图、方框图、物料清单 （BOM）、设计文件和测试