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            1. 侵权投诉

              采用IMEC的SiC技术实现无线生物电子通信系统采集的解决方案

              电子设计 ? 2021-04-15 14:05 ? 次阅读

              人体信息监控是一个新兴的领域,人们设想开发无线脑电图(EEG)监控设备来诊断癫痫病人,可穿戴的无线EEG能够极大地改善病人的活动空间,并最终通过因特网实现家庭监护。这样的无线EEG系统已经有了,但如何将他们的体积缩小到病人可接受的程度还是一个不小的挑战。本文介绍采用IMEC的SiC技术,它的开发重点是进一步缩小集成后的EEG系统体积以及将低功耗处理技术、无线通信技术和能量提取技术整合起来,在已有系统上增加一个带太阳能电池和能量存储电路的额外堆叠层,这样就能构成一套完全独立的生物电信号采集方案。

              无线生物电子通信系统今后将大大提高人们的生活品质。要想实现这一理想,就要开发出由小型智能传感器节点组成的体域网(body-area networks, BAN)。传感器节点用于收集人体的重要信息,然后将信息送给一个中心智能节点,再由这个智能节点通过无线通信方式将信息发送给基站。借助基于3-D堆叠的(System-in-a-cube,SiC)集成技术可设计实现这些传感器节点。

              用于构成体域网的小型低功耗传感器/激励器节点必须具备足够的计算能力和无线通信能力,并应将天线集成在内。每一个节点的智能程度都必须能够使其完成分配给它的任务,例如数据存储和促进算法实现,甚至完成复杂的非线性数据分析。此外,它们还应能与穿戴在身上的其他传感器节点或中心节点通信。而中心节点则通过诸如无线局域网或蜂窝电话网之类的标准电讯设施与外界通信。这样一个BAN就能为个人提供服务,包括慢性病的监督处理、医学诊断、家庭监护、生物测定,以及运动和健康跟踪。

              IMEC公司最近获得了技术上的突破,开发出一个体积只有1cm3的小型三维堆叠式SiC系统。首个3-D堆叠原型中包括一个商用每秒8百万指令的低功耗微控制器、一个2.4GHz的无线收发器、几个晶振和其他一些必要的无源器件,还有一个由用户设计匹配网络的单极天线。其中,微控制器和无线收发器都采用了最先进的节能技术。而系统的高集成度是通过一种叫做“3-D堆叠”的技术,将功能不同的多层沿Z轴堆叠起来实现的。每一层通过双列微距焊球与邻层连接。

              采用这种通用的堆叠技术就能实现任何一种??樽楹?。这种低功耗3-D SiC系统可以用于多种无线产品中,从人体信息(脑活动、肌肉活动和心跳)监控到环境数据(温度、压力和湿度)监控,最终用来构成BAN。由于其独特的堆叠特性,这种技术甚至能够将一个特定的传感器集成到单独的一层中,构成一个专用的立方传感器???。

              开发SiC是IMEC公司Human++计划的一部分,预想的是将多个类似的SiC传感器节点联合起来构成一个BAN。Human++计划结合了无线通信技术、封装技术、能源提取技术和低功耗设计技术,目的是开发出能够提升人们生活品质的器件。

              能否成功实现这种BAN,有赖于我们对现有器件的能力的扩展程度。因此,首先必需扫除医学和技术上的几个障碍。其一,如今使用的依赖电池供电的设备寿命有限,必需设法延长其使用寿命。第二,还应放大传感器和激励器之间的相互作用,以便适应多生理参数测定之类的新应用的需要。第三,器件应具备一定的智能,能够存储、处理和传输数据。此外,还必需扩展器件的功能,使其能够进行化学和生物学测量。最后,对医学现象也应有一个彻底的认识。

              采用IMEC的SiC技术实现无线生物电子通信系统采集的解决方案

              图1:IMEC的2010年技术展望

              丰富的经验和专有技术使得IMEC在多个技术领域取得了新的突破,这就为应对这样的挑战创造了机会。半导体定标技术催生了尺寸更小功耗更低的电子设备,从而使开发功能更强大的治疗和诊断器件成为可能。

              随着微系统技术,尤其是微机电系统(MEMS)技术的发展,兼具电子和机械特性的器件产生了。MEMS技术的第一个应用就是用来开发为自主医学系统供电的取能器,例如基于热能到电能转换的取能器,能够利用体热产生微能量。这种能量的来源是源源不绝的,因此系统可以一直保持工作状态,而且寿命几乎无限长。但问题在于如何证明这种器件能够从人体中提取足够的能量(即至少100毫瓦)来支撑未来系统的运转。MEMS技术另一个可能的应用场合就是用于传感器和激励器系统,这些系统用来提供与外界以及与其周围的混合信号电路的接口。最后,利用MEMS技术还能够开发出可用于超低功耗(ULP)射频收发机的新元件(例如谐振器)。ULP射频设备可用于在传感器节点和穿戴式中心节点间进行通信,平均功耗50μW。

              由于使用了新的封装技术,大量不同种类的复杂系统(例如流体生物传感器、射频收发机、微处理器和电池)得以集成到一个很小的器件中,从而使移动式无线医疗器件的穿戴更加简便。

              纳米技术则使得利用小型互连器件,实现如细胞、抗体或DNA等身体的生物系统之间的直接相互作用成为可能。新的生物传感器和移植都可能用到这种技术。

              如果能够开发出低功耗的处理器结构,又会进一步增大传感器节点的智能程度,使传感器自己就能进行更加复杂的数据处理。这就要求我们设计出能够运行生物医学应用的ULP处理器结构(专用指令集处理器结构和数据存储器结构),如今的生物医学应用一般要求在非优化的处理器上每秒能够运行2千万到10亿次操作。

              最后,采用新的设计技术就能有效地对以上应用进行建模、仿真和设计。

              尽管人类穿戴BAN这一梦想最早在2010年才能变成现实,但现在已经出现了一些与之相关的技术,其中最有名的就是它在生物电子学研究领域的应用。生物电子学是一个包含无限机遇的领域。生物(或生化)反应与电子信号检测与放大相结合,就产生了新的激动人心的生物电子诊断学。与此类似,利用神经网络计算机芯片在微电平上的连接,也能开发出药理传感器,甚至设计出用于医学和技术应用的神经电处理器。

              人体信息监控是另一个新兴的领域,如开发无线脑电图(EEG)监控设备来诊断癫痫病人。采用可穿戴的无线EEG能够极大地改善病人的活动自由,并最终通过因特网实现家庭监护。这样的无线EEG系统已经有了,但如何将他们的体积缩小到病人可接受的程度还是一个不小的挑战。

              采用IMEC的SiC技术就能将无线EEG系统集成到一个体积仅1 cm3的器件中。这样,病人就能穿着十分舒适的无线EEG设备做脑电图了。IMEC今后的开发重点是进一步缩小集成后的EEG系统体积,以及将其低功耗处理技术、无线通信技术和能量提取技术整合起来。在已有系统上增加一个带太阳能电池和能量存储电路的额外堆叠层,也许这样就能构成一套完全独立的解决方案。

              责任编辑:gt

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              今年2月,C200M及C200S已双双斩获该业界符合UL3100标准的ETL认证证书。此次再添CE认....
              的头像 高工机器人 发表于 04-15 10:00 ? 167次 阅读
              极智嘉成为货箱到人机器人领域拥有CE及ETL安全认证的“双料王”

              压力传感器、微处理器等器件在呼吸机系统中的应用

              CPAP或持续气道正压通气是一种呼吸道通气方法,主要用于在家治疗睡眠呼吸暂停症。压力传感器、微处理器....
              的头像 电子设计 发表于 04-15 09:58 ? 130次 阅读
              压力传感器、微处理器等器件在呼吸机系统中的应用

              压电薄膜传感器的性能特点及在心音心电监测系统中的应用

              整个硬件系统可以分为三个部分:信号的采集部分、信号的处理控制部分、信号的输出部分。信号的采集包括心音....
              的头像 电子设计 发表于 04-15 09:23 ? 132次 阅读
              压电薄膜传感器的性能特点及在心音心电监测系统中的应用

              基于MPEG-4图像压缩技术的多媒体视频会议系统的设计

              随着无线多媒体应用的出现和多数据服务的繁殖,无线服务被广泛的应用到各个方面,在多媒体通讯中利用无线网....
              的头像 电子设计 发表于 04-15 09:02 ? 131次 阅读
              基于MPEG-4图像压缩技术的多媒体视频会议系统的设计

              射频连接器的高功率射频和微波被动考虑因素和约束资料下载

              电子发烧友网为你提供射频连接器的高功率射频和微波被动考虑因素和约束资料下载的电子资料下载,更有其他相....
              发表于 04-15 08:54 ? 6次 阅读
              射频连接器的高功率射频和微波被动考虑因素和约束资料下载

              机械制造工艺-錾削与锯削资料下载

              电子发烧友网为你提供机械制造工艺-錾削与锯削资料下载的电子资料下载,更有其他相关的电路图、源代码、课....
              发表于 04-15 08:54 ? 7次 阅读
              机械制造工艺-錾削与锯削资料下载

              何为NFC?资料下载

              电子发烧友网为你提供何为NFC?资料下载的电子资料下载,更有其他相关的电路图、源代码、课件教程、中文....
              发表于 04-15 08:54 ? 14次 阅读
              何为NFC?资料下载

              5G 网络优化分析学习资料资料下载

              电子发烧友网为你提供5G 网络优化分析学习资料资料下载的电子资料下载,更有其他相关的电路图、源代码、....
              发表于 04-15 08:51 ? 6次 阅读
              5G 网络优化分析学习资料资料下载

              请问怎样去设计一种汽车传感器测试系统?

              汽车传感器测试具有哪些特点? 柔性测试技术是什么?有哪些特性? 怎样通过柔性技术去设计传感器测试系统的? 汽车传感器测试...
              发表于 04-15 07:01 ? 0次 阅读
              请问怎样去设计一种汽车传感器测试系统?

              如何采用LPC2132实现智能防窃电系统的设计?

              长期以来,一些单位特别是私营企业,将盗窃电能作为获利手段,这严重损害了供电企业的合法权益,扰乱了正常的供用电秩序,严重影...
              发表于 04-15 06:37 ? 0次 阅读
              如何采用LPC2132实现智能防窃电系统的设计?

              谁来阐述一下如何去分析传感器的静态特性?

              如何去分析传感器的静态特性? 基于PC的虚拟仪器硬件是如何设计的? 基于PC的虚拟仪器软件是如何设计的? 虚拟仪器主要有...
              发表于 04-15 06:29 ? 0次 阅读
              谁来阐述一下如何去分析传感器的静态特性?

              怎么让压力传感器过载?;つ芰μ岣?80% ~ 220%?

              本文在保证传感器满量程范围内线性响应的前提下,调整牺牲层厚度,通过弹性膜片与衬底的适当接触来有效提高传感器的过载能力。利...
              发表于 04-15 06:28 ? 0次 阅读
              怎么让压力传感器过载?;つ芰μ岣?80% ~ 220%?

              请问怎样去设计光电式探丝传感器电路?

              探丝传感器是什么?有什么优势? 光电式探丝传感器是怎样工作的? 光电式探丝传感器电路是由哪些设备组成的? 如何去实现光电...
              发表于 04-15 06:16 ? 0次 阅读
              请问怎样去设计光电式探丝传感器电路?

              无线测量系统的应用领域有哪些?其优势是什么?

              无线测量系统的应用领域有哪些?其优势是什么?...
              发表于 04-15 06:05 ? 0次 阅读
              无线测量系统的应用领域有哪些?其优势是什么?

              请问怎么设计一种动态能量测试系统?

              怎么设计一种动态能量测试系统? 动态能量测试系统是如何构成的?其主要特点有哪些? TDS系列示波器是指什么?有什么优势?...
              发表于 04-14 06:38 ? 0次 阅读
              请问怎么设计一种动态能量测试系统?

              光纤电流传感器是什么?它有哪些应用价值?

              光纤电流传感器的原理是什么? 光纤电流传感器具有哪些优点?光纤电流传感器光路是怎样设计的? 光纤电流传感器有哪些应用价值...
              发表于 04-14 06:29 ? 0次 阅读
              光纤电流传感器是什么?它有哪些应用价值?

              请问怎样去设计压电生物传感器检测电路?

              压电生物传感器原理是什么? 为什么要设计压电生物传感器检测电路? 微型压电传感器检测电路硬件是如何设计的? 怎样去设计压...
              发表于 04-14 06:21 ? 0次 阅读
              请问怎样去设计压电生物传感器检测电路?

              请问现代应用中运算放大器的主要特征有哪些?

              现代应用中运算放大器主要有哪几类? 现代应用中运算放大器的主要特征有哪些? 选择最佳放大器有哪些原则需要遵循? 运算放大...
              发表于 04-14 06:11 ? 0次 阅读
              请问现代应用中运算放大器的主要特征有哪些?

              CAT-RTD0005 弹簧加压式螺纹轴承 RTD

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 轴承探头 元件材料? 铂, 铜, 镍 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢探针,铜质尖端 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0005...
              发表于 12-16 08:00 ? 40次 阅读
              CAT-RTD0005 弹簧加压式螺纹轴承 RTD

              CAT-RTD0006 卡口式尖端敏感 RTD 探头

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 轴承探头 元件材料? 铂, 铜, 镍 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢探针,铜质尖端 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0006...
              发表于 12-16 08:00 ? 32次 阅读
              CAT-RTD0006 卡口式尖端敏感 RTD 探头

              CAT-RTD0007 柔性铠装尖端敏感 RTD 探头

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 轴承探头 元件材料? 铂, 铜, 镍 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢探针,铜质尖端 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0007...
              发表于 12-16 08:00 ? 18次 阅读
              CAT-RTD0007 柔性铠装尖端敏感 RTD 探头

              CAT-RTD0008 小型投入式 RTD 探头

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 轴承嵌入式探头 元件材料? 铂, 镍 引线导线种类? PTFE, 护套电缆 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢, 镀锡 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0008...
              发表于 12-16 08:00 ? 44次 阅读
              CAT-RTD0008 小型投入式 RTD 探头

              CAT-RTD0009 点传感 RTD 探头传感器

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 点传感探头 元件材料? 铂 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢和铝 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0009...
              发表于 12-16 07:00 ? 14次 阅读
              CAT-RTD0009 点传感 RTD 探头传感器

              CAT-RTD0010 带压缩配件的点传感 RTD 探头

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 点传感探头 元件材料? 铂 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢和铝 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0010...
              发表于 12-16 07:00 ? 24次 阅读
              CAT-RTD0010 带压缩配件的点传感 RTD 探头

              CAT-RTD0011 带双螺纹的点传感 RTD 探头

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 点传感探头 元件材料? 铂 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢和铝 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0011...
              发表于 12-16 07:00 ? 14次 阅读
              CAT-RTD0011 带双螺纹的点传感 RTD 探头

              CAT-RTD0012 螺纹式点传感 RTD 探头

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 点传感探头 元件材料? 铂 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢和铝 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0012...
              发表于 12-16 07:00 ? 16次 阅读
              CAT-RTD0012 螺纹式点传感 RTD 探头

              CAT-RTD0013 导管盒点传感 RTD 探头

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 点传感探头 元件材料? 铂 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢和铝 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0013...
              发表于 12-16 07:00 ? 19次 阅读
              CAT-RTD0013 导管盒点传感 RTD 探头

              CAT-RTD0014 空气传感 RTD 探头面板

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 空气传感探头 元件材料? 铂 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0014...
              发表于 12-16 07:00 ? 22次 阅读
              CAT-RTD0014 空气传感 RTD 探头面板

              CAT-RTD0015 壁挂式 RTD 温度传感器

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 空气传感探头 元件材料? 铂 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 135?°C?[?275?°F?] 包装特性 元件包装? 铝 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0015...
              发表于 12-16 07:00 ? 16次 阅读
              CAT-RTD0015 壁挂式 RTD 温度传感器

              CAT-RTD0016 室外空气传感 RTD 探头传感器

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 空气传感探头 元件材料? 铂 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0016...
              发表于 12-16 07:00 ? 19次 阅读
              CAT-RTD0016 室外空气传感 RTD 探头传感器

              CAT-RTD0017 暖通空调平均化 RTD 探头

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 平均化探头 元件材料? 铂 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 200?°C?[?392?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0017...
              发表于 12-16 07:00 ? 43次 阅读
              CAT-RTD0017 暖通空调平均化 RTD 探头

              CAT-RTD0018 带压缩配件的平均化 RTD 探头

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 平均化探头 元件材料? 铂 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 200?°C?[?392?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0018...
              发表于 12-16 07:00 ? 39次 阅读
              CAT-RTD0018 带压缩配件的平均化 RTD 探头

              CAT-RTD0019 双螺纹平均化 RTD 探头

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 平均化探头 元件材料? 铂 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 200?°C?[?392?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0019...
              发表于 12-16 07:00 ? 20次 阅读
              CAT-RTD0019 双螺纹平均化 RTD 探头

              CAT-RTD0020 12 MNPT 平均化 RTD 探头传感器

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 平均化探头 元件材料? 铂 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 200?°C?[?392?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0020...
              发表于 12-16 07:00 ? 39次 阅读
              CAT-RTD0020 12 MNPT 平均化 RTD 探头传感器

              CAT-RTD0021 带导管盒的平均化 RTD 探头

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 平均化探头 元件材料? 铂 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 200?°C?[?392?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0021...
              发表于 12-16 07:00 ? 25次 阅读
              CAT-RTD0021 带导管盒的平均化 RTD 探头

              CAT-RTD0023 带压缩配件的不锈钢 RTD 探头

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 通用探头 元件材料? 铂, 铜, 镍 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0023...
              发表于 12-16 07:00 ? 44次 阅读
              CAT-RTD0023 带压缩配件的不锈钢 RTD 探头

              CAT-RTD0024 不锈钢 RTD 与插头和插孔

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 通用探头 元件材料? 铂, 铜, 镍 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0024...
              发表于 12-16 07:00 ? 30次 阅读
              CAT-RTD0024 不锈钢 RTD 与插头和插孔

              CAT-RTD0026 SS 定长切割 RTD 探头传感器

              看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。? 产品类型特性 传感器类型? 通用探头 元件材料? 铂, 铜, 镍 引线导线种类? PTFE 使用环境 最大温度? 250?°C?[?482?°F?] 包装特性 元件包装? 不锈钢 参考编号 TE 内部编号 CAT-RTD0026...
              发表于 12-16 07:00 ? 46次 阅读
              CAT-RTD0026 SS 定长切割 RTD 探头传感器
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