隨著“嬰兒潮”一yi代dai步bu入ru老lao年nian，醫yi療liao護hu理li需xu求qiu增zeng加jia，行xing業ye變bian得de越yue來lai越yue依yi賴lai替ti代dai措cuo施shi治zhi療liao病bing人ren。加jia上shang大da眾zhong對dui健jian身shen和he健jian康kang的de興xing趣qu增zeng加jia
，這zhe使shi更geng便bian宜yi便bian攜xie的de選xuan擇ze成cheng為wei必bi然ran(圖1)。通過使用便攜式設備代替傳統的定點設施(醫院、診所)，可監視和治療病人而免卻必須經常去看醫生的不便。這使依賴治療的病人提高了生活品質，為保險公司和其他設施優化了產業成本。


可穿戴醫療設備半導體方案的特點

安森美半導體重點研發四個關鍵的醫療保健類別：聽力健康、病人監視、健身以及理療(如疼痛管理)。這些設備的特點是要求體積小、可穿戴和電池供電，包括下列兩至三種關鍵技術特性：

● 超低電平信號感測
；

● 信號處理及控製；

● 互操作性。

超低電平信號檢測需要捕捉源自皮膚外部傳感器或穿透皮膚的微創傳感器的微弱生理信號。皮外傳感器的一個例子是心電圖(ECG)電極。心電圖電極捕捉在每次心跳過程中心肌互相去極化引起的皮膚上微弱電變化。

同樣，微創傳感器的一個例子是連續式血糖監測儀(CGM)。它使用傳感器輕輕穿透皮膚
，並測量細胞間液的葡萄糖濃度。
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平衡係統性能與尺寸

大多數醫療半導體公司提供放大器、A/D轉換器、電源管理等獨立的分立元器件
，或提供含微控製器的、結合基本的模擬電路和電源管理的係統單芯片(SoC)解決方案，解決傳感器接口需求。為了優化終端應用的尺寸及性能，這都不是醫療行業理想的方案。

yiliaoqijianzhizaoshangwangwanghuafeishuniankaifabinggaijinqichuanganqi，yibianyichixudidianpingbuzhuoguanjiandeshenglixinhao，tongshixunqiugengdichanpinzongchengben，kuodakehudexuanzefanwei。

分立方案通常設計為將檢測到的信號轉換為適合A/ D轉換的電壓或電流。然而
， 這些方案所占線路板(PCB)空kong間jian大da

，通tong常chang花hua費fei昂ang貴gui，且qie最zui終zhong影ying響xiang終zhong端duan設she備bei的de尺chi寸cun。確que保bao采cai用yong可ke穿chuan戴dai技ji術shu的de一yi個ge關guan鍵jian因yin素su是shi尺chi寸cun最zui小xiao化hua和he用yong戶hu舒shu適shi度du優you化hua，這zhe使shi分fen立li解jie決jue方fang案an難nan以yi實shi現xian。

此外
，分立解決方案可能會受容差引起的聚合偏置影響。偏置電流的變化、動態範圍以及漏電流會影響設備性能。

相比之下，係統單芯片(SoC)方案通常尺寸更小，並提供模擬電路和微控製器改進的集成。然而，由於大多SoC半導體工藝的限製

，SoC設計師通常在可實現什麼樣的模擬性能方麵受限。這些工藝往往以希望達到很高的數字集成水平為主(如每平方毫米芯片上內存越多和數字功能越多則越好)。這意味著必須在更高漏電流和SoC模擬部分有更多噪聲之間作出取舍，為達到醫療設備傳感器的最佳性能，這通常是不可取的。

安森美半導體方案用於可穿戴醫療設備

2014年秋，安森美半導體推出一個新品概念—Struix。Struix在拉丁文中的含義是“疊在一起”，它在微型的高性能SoC方案中結合一個定製的專用集成電路(ASIC)和一個專用標準產品(ASSP)微控製器。這個概念向醫療設備製造商提供了兩全其美的方案：定製的芯片能解決特定專用傳感器接口的需求，而使用行業標準產品通常能減少設計風險及相關成本。圖2所示為一個典型的基於Struix的產品。


圖2中，上層的芯片是一個專用傳感器接口，下層芯片是一個采用行業標準ARM Cortex-M3控製器的微處理器(ULPMC10) 。ULPMC10微控製器專門設計為低功耗和芯片堆疊。本例中， 兩個器件堆疊在一個6mm×6mm的QFN封裝中，但也有其他封裝方式交貨。基於Struix的產品始於一個專用傳感器接口的開發。該開發過程利用了安森美半導體在低功耗、低噪聲信號調理、放大和轉換方麵的知識產權( IP)。一些現有的關鍵IP模塊包括每次轉換低於2.4pJ的24位轉換器，以及僅在幾十微安工作的低噪聲、差分放大器。

專用傳感器接口的開發流程通常源於客戶的專用傳感器接口規範
，其次是設計、實現
、測試和認證階段。

與此同時，客戶的應用開發團隊能夠在ULPMC10微wei控kong製zhi器qi上shang開kai發fa必bi要yao的de終zhong端duan應ying用yong代dai碼ma。安an森sen美mei半ban導dao體ti提ti供gong了le一yi個ge適shi合he獨du立li工gong作zuo的de小xiao型xing開kai發fa板ban，以yi及ji專zhuan用yong傳chuan感gan器qi接jie口kou的de原yuan型xing。這zhe使shi客ke戶hu能neng夠gou在zai全quan麵mian生sheng產chan前qian對dui終zhong端duan應ying用yong的de性xing能neng進jin行xing評ping估gu。

大多數醫療設備以占空比的方式工作(如設備在睡眠模式比工作模式花費更多時間)。ULPMC10微控製器針對此工作方式提供200nA的極低睡眠模式電流，且實時時鍾電路始終運行。當完全加載ARM Cortex-M3處理器並直接執行片上閃存的應用程序代碼， 工作模式所消耗的電流小於200μA/MHz。這可以延長電池壽命
，結合更小電池的使用
，其將誕生出更小、更具吸引力的醫療設備。

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