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后疫情時(shí)代,便攜醫(yī)療設(shè)備進(jìn)入尋常百姓家

作者: 時(shí)間:2022-12-21 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

20221221國家“新十條”政策發(fā)布,疫情防控進(jìn)入新階段,每個(gè)人都要做自己健康的第一責(zé)任人。從自己做起,加倍關(guān)注個(gè)人和家庭防護(hù),利用便攜式家用醫(yī)療設(shè)備或智能健康監(jiān)測設(shè)備隨時(shí)了解自己和家人的健康狀況,防患于未然。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202212/441900.htm

 

例如市面上發(fā)布的部分家庭智能健康監(jiān)測儀概念產(chǎn)品,可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療級(jí)精度的體溫、心電、心率、血氧、心肺音、睡眠等健康體征數(shù)據(jù)監(jiān)測,用戶可以對(duì)個(gè)人及家庭成員的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合記錄和管理,做到對(duì)家人健康心中有數(shù)。個(gè)人和家庭健康已成為關(guān)注熱點(diǎn),我們來看看應(yīng)用于便攜式家用醫(yī)療設(shè)備或智能健康監(jiān)測設(shè)備中都采用了哪些芯片產(chǎn)品解決方案。

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圖1:產(chǎn)品解決方案應(yīng)用于家用呼吸機(jī)、家用制氧機(jī)、額溫槍、耳溫槍和可穿戴體溫監(jiān)測設(shè)備等

 

l  家用呼吸機(jī)

2021年,國內(nèi)家用無創(chuàng)呼吸機(jī)市場規(guī)模為100萬臺(tái),隨著患者健康管理意識(shí)增強(qiáng),未來10年內(nèi)有望出現(xiàn)20%~30%的快速增長。另外,呼吸機(jī)具有工作時(shí)間長、易損耗的使用特性,產(chǎn)品生命周期為5年左右,年更新率在20%左右。

 

2016年至2020年,全球3069OSA(睡眠呼吸暫停低通氣綜合征)人數(shù)從9.8億人增長至10.5億,中國從1.81億上升至1.95億。預(yù)計(jì)到2024年,全球患病人數(shù)將增加到11.5億人,中國將增加到2.12億人,按10%滲透率計(jì)算,市場容量在2000萬臺(tái)左右。

 

另外,2019年全球COPD(慢性阻塞性肺疾?。┗疾∪藬?shù)達(dá)到4.6億左右,中國高達(dá)1.053億左右。

 

家用呼吸機(jī)的工作原理是利用氣體壓力差,呼吸機(jī)通氣時(shí),機(jī)械驅(qū)動(dòng)使氣道口氣壓大于肺泡氣壓,氣體進(jìn)入肺部;在撤去體外機(jī)械驅(qū)動(dòng)壓后,胸廓及肺彈性回縮,肺泡氣壓大于氣道口氣壓,氣體從肺部排出。

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圖2:家用呼吸機(jī)的工作原理和產(chǎn)品解決方案

 

為家用呼吸機(jī)提供以下產(chǎn)品:

ü  NSPDS5/9系列雙氣嘴差壓壓力傳感器:支持I2C/模擬輸出,待機(jī)電流<10μA出廠精度可達(dá)±0.5% F.S.;壓力量程可選±125Pa±250kPa。應(yīng)用包括:氣流和呼吸控制、濾膜清潔度監(jiān)測;風(fēng)扇壓力、氣流量控制。

ü  NSPGS5/GD1系列單氣嘴表壓壓力傳感器:支持I2C/模擬輸出,待機(jī)電流<10μA,出廠精度可達(dá)±0.5% F.S.;壓力量程可選-10kPa+10kPa。應(yīng)用包括:氣流和呼吸控制、濾膜清潔度監(jiān)測;風(fēng)扇壓力控制。

ü  NSPAS3M系列絕壓壓力傳感器:支持模擬輸出,芯片封裝內(nèi)部防水防潮處理,出廠精度可達(dá)±1.5% F.S.;壓力量程可選0kPa+40kPa。應(yīng)用包括:大氣壓力檢測,壓力補(bǔ)償?shù)取?/span>

ü  NSPGS2系列單氣嘴表壓壓壓力傳感器:支持I2C/模擬輸出,出廠精度可達(dá)±1% F.S.;壓力量程可選-100kPa+350kPa。應(yīng)用包括:壓縮空氣和氣體壓力檢測。

ü  NSHT3x系列小尺寸低功耗I2C接口高精度數(shù)字溫濕度傳感器:支持I2C/SMBus報(bào)警輸出,精度可達(dá)±0.3±3%RH;超低功耗1.7μA@4Hz/0.2μA休眠電流。應(yīng)用包括:空氣和氣體混合物的溫濕度管理。

ü  NSM2012、NSM2016系列集成式霍爾效應(yīng)電流傳感器芯片,具有極低的原邊導(dǎo)通電阻,可在全溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精度高達(dá)2%的交流或直流電流測量。產(chǎn)品采用模擬電壓輸出,無需二次編程,簡單易用;高達(dá)3000Vrms的耐受隔離耐壓能力,滿足UL標(biāo)準(zhǔn)的高隔離等級(jí),提高了設(shè)計(jì)的靈活性;高達(dá)400kHz的帶寬以及低至1.5μs的響應(yīng)時(shí)間,大大降低了短路等異常情況發(fā)生時(shí)發(fā)煙發(fā)火的風(fēng)險(xiǎn);小巧的SOIC8封裝,降低了空間要求并提高了性價(jià)比,是醫(yī)療設(shè)備功率監(jiān)控的完美解決方案。

 

l  家用制氧機(jī)

家用制氧機(jī)的工作原理是利用分子篩物理吸附和解吸技術(shù),制氧機(jī)內(nèi)裝填分子篩,在加壓時(shí)可將空氣中的氮?dú)馕?,剩余的未被吸收的氧氣被收集起來,?jīng)過凈化處理后即成為高純度氧氣。

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圖3:家用制氧機(jī)的工作原理和納芯微產(chǎn)品解決方案

 

納芯微的家用制氧機(jī)產(chǎn)品是NSPGS2系列壓力傳感器。它集成了放大、校準(zhǔn)、溫補(bǔ)功能,帶氣嘴SOP貼片封裝,易于使用;集成24ADC、12DAC,支持休眠工作模式,大幅減輕MCU負(fù)擔(dān);精度高,性能好,-2070全溫區(qū)綜合精度2.5%;MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))芯片背面進(jìn)氣,集成內(nèi)部溫度傳感器,實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償;支持二階溫度、三階非線性校準(zhǔn),靈活度高,壓力量程/輸出形式可選20350kPa±均支持);多種輸出形式:05V模擬電壓輸出(絕對(duì))、05V模擬電壓輸出(比例)、I2C數(shù)字輸出。

 

l  額溫槍、耳溫槍

非接觸式額溫計(jì)、耳溫槍的需求“高燒不退”。在巨大商業(yè)利益誘惑下,一些新進(jìn)入這個(gè)市場的企業(yè)草草研發(fā)后就開始生產(chǎn)和銷售,令產(chǎn)品良莠不齊,暴露了大量應(yīng)用問題,測溫不準(zhǔn)確,更無法達(dá)到醫(yī)用級(jí)要求精度。

 

事實(shí)上,不管是哪類測溫設(shè)備,基于塞貝克效應(yīng)的紅外熱電測溫方式都是快速、直觀、非接觸檢測的首選,相比其他測溫方式更有優(yōu)勢。此類設(shè)備中都離不開基礎(chǔ)的紅外熱電探測器,也就是各種額溫槍、耳溫槍的核心測溫器件MEMS熱電堆紅外探測器。在測溫設(shè)備應(yīng)用中,熱電堆傳感器還要配合信號(hào)調(diào)理芯片才能發(fā)揮作用。

 

納芯微推出的NSA3300是一款針對(duì)熱電堆傳感器的信號(hào)調(diào)理芯片,主要用于連接熱電堆傳感器,并對(duì)傳感器的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行放大和采樣。常見的數(shù)模轉(zhuǎn)換調(diào)理芯片往往都是前端傳感器輸出一個(gè)極小的信號(hào),通過ADC轉(zhuǎn)換模塊、放大模塊將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。NSA3300是專為熱電堆設(shè)計(jì)的ADC轉(zhuǎn)換模塊,是具有環(huán)境溫度補(bǔ)償功能,可直接輸出測量溫度值的調(diào)理芯片,填補(bǔ)了國內(nèi)市場空白。

 

NSA3300內(nèi)部數(shù)字引擎可以按照客戶配置的LUT數(shù)據(jù),自動(dòng)將熱電堆傳感器的電壓輸出計(jì)算為溫度量輸出,方便客戶通過I2C接口直接讀取溫度值。另外,NSA3300也可以配置成數(shù)字開關(guān)量輸出方式,用作溫度開關(guān)。其內(nèi)部門限設(shè)定值可以讓客戶自行設(shè)置過溫或欠溫的比較閾值。

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  圖4:納芯微針對(duì)熱電堆傳感器的信號(hào)調(diào)理芯片NSA3300功能框圖

 

NSA3300的其他特性包括:內(nèi)部集成免標(biāo)定環(huán)境溫度傳感器,環(huán)境溫度可測范圍為-40125,精度±0.2;支持多種工作模式:連續(xù)單通道傳感器及環(huán)境溫度組合輸出、連續(xù)雙通道傳感器及環(huán)境溫度組合輸出、連續(xù)雙通道傳感器輸出以及睡眠模式;兩路差分輸入通道支持兩個(gè)傳感器接入,每通道ODR可達(dá)到近800Hz;同時(shí)支持I2CPWM、中斷輸出等多種輸出模式,睡眠工作模式典型功耗低至5μA。

 

l  可穿戴體溫監(jiān)測設(shè)備

體溫測量成為了健康監(jiān)測管理和多維預(yù)防的重要手段之一。人們希望通過具有體溫測量功能的可穿戴設(shè)備隨時(shí)隨地了解自身健康狀況,實(shí)現(xiàn)自我防護(hù)。不過,可穿戴類設(shè)備測溫應(yīng)用經(jīng)常會(huì)遇到空間非常有限,需要高精度、超低功耗、響應(yīng)速度和使用方便等挑戰(zhàn),對(duì)測溫傳感器提出了更高的要求。

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   圖5:納芯微溫度傳感器產(chǎn)品可應(yīng)用于可穿戴體溫監(jiān)測設(shè)備

 

納芯微的接觸式體溫測量方案NST112x采用高精度數(shù)字溫度傳感器,具有溫度響應(yīng)速度快、測溫時(shí)間短、低功耗、高精度、自發(fā)熱小等特點(diǎn),特別適合手表、手環(huán)類以及藍(lán)牙體溫貼等產(chǎn)品使用。

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圖6:納芯微高精度數(shù)字溫度傳感器NST112x功能框圖

 

NST112x兼容I2CSMBus接口,具有可編程警報(bào)和SMBus置功能,在單路總線上最多可支持4個(gè)器件。在精度方面,無需校準(zhǔn)即可在-20125范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高達(dá)±0.5的精度。由于是高線性度溫度傳感器,NST112x無需重新組合計(jì)算或查表就可以導(dǎo)出溫度。其14位模數(shù)轉(zhuǎn)換可提供高達(dá)0.015625的分辨率。

 

以下是NST112x系列的特點(diǎn):

ü  采樣速率4Hz,平均功耗典型值僅為5.7μA

ü  DSBGA-40.75mm×0.75mm)封裝,實(shí)現(xiàn)體溫范圍內(nèi)高達(dá)±0.2的輸出精度

ü  采用SMT工藝,裝配精度容差性強(qiáng),適用于大規(guī)模量產(chǎn)

ü  溫度達(dá)到63%的響應(yīng)時(shí)間為0.1s,配合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到體溫(99%)的時(shí)間為12.73s

 

NST112x工作溫度范圍為-40125,適用于通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類產(chǎn)品、環(huán)境、工業(yè)和儀表,特別是電池供電的物聯(lián)網(wǎng)測溫應(yīng)用。未來,體溫傳感器有可能成為多種便攜式設(shè)備的標(biāo)配,為人們的日常生活帶來更多的便利。

 

掌握科學(xué)的防疫知識(shí),除了提高自我防護(hù),關(guān)注家人健康意識(shí)之外,搭載各種傳感器和信號(hào)調(diào)理芯片的智能健康設(shè)備可以為人們的健康保駕護(hù)航。 

 

關(guān)于納芯微

納芯微電子(簡稱納芯微,科創(chuàng)板股票代碼688052)是高性能高可靠性模擬及混合信號(hào)芯片設(shè)計(jì)公司。自2013年成立以來,公司聚焦信號(hào)感知、系統(tǒng)互聯(lián)、功率驅(qū)動(dòng)三大方向,提供傳感器、信號(hào)鏈、隔離、接口、功率驅(qū)動(dòng)、電源管理等豐富的半導(dǎo)體產(chǎn)品及解決方案,并被廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)控制、信息通訊及消費(fèi)電子領(lǐng)域。

 

納芯微以『“感知”“驅(qū)動(dòng)”未來,共建綠色、智能、互聯(lián)互通的“芯”世界』為使命,致力于為數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)世界的連接提供芯片級(jí)解決方案。

 



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