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面向移动医疗芯片的设计研究

时间:2021-10-11 18:13 点击次数:
  本文摘要:【概要】:便携式医疗仪器与无线通信技术以及网络技术的融合,使移动医疗沦为有可能。考虑到移动生理参数监测设备的类似应用于条件,面向移动医疗的芯片设计面对低功耗、较低频率和低噪声的挑战。本文设计的SoC芯片使用较低频率、低噪声、低功耗(三较低)的设计方案,主要研究四个方面的内容,即全差分仿真前端、电源管理、人体近端无线通信、数字信号协处理器和系统集成。

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【概要】:便携式医疗仪器与无线通信技术以及网络技术的融合,使移动医疗沦为有可能。考虑到移动生理参数监测设备的类似应用于条件,面向移动医疗的芯片设计面对低功耗、较低频率和低噪声的挑战。本文设计的SoC芯片使用较低频率、低噪声、低功耗(三较低)的设计方案,主要研究四个方面的内容,即全差分仿真前端、电源管理、人体近端无线通信、数字信号协处理器和系统集成。

  1移动医疗的研究背景与研究现状  全球人口老龄化、人们生活水平提升和偏远地区对医疗服务市场需求减少等因素于是以增进着传统医疗方式的变革,移动性和便携式逐步沦为影响医疗电子产业的关键[1]。另一方面,半导体技术的发展使医疗创意的步伐以前所未有的速度迈向,在较慢计算出来、高精度模数转换和无线网络技术变革的造就下,医疗电子产品于是以逐步南北低功耗和微型化。

便携医疗电子产品的经常出现因缘家庭医疗护理趋势的蓬勃发展和消费者对自身身体健康关注度的减少,电子血压计、血糖仪、数字助听器、电子体温计、穿着式监护仪、可呼吸电子胶囊等渐渐朝低成本和家用的方向发展,并有和消费类电子设备融合的趋势,其应用于日益普及,前景十分寄予厚望。  现代移动通信技术的飞速发展也为移动医疗电子行业获取了扎实可信的承托。

目前,3G是当之无愧的通信领域大热门。所谓3G是所指将无线通信与国际互联网等多媒体通信融合的新一代移动通信系统。它需要处置图像、音乐、视频流等多种媒体形式,获取还包括网页网页、电话会议、电子商务等多种信息服务。移动医疗芯片内部所含人体近端无线通信模块,利用人体将芯片提供处置后的人体生理数据发送至3G移动终端(3G手机),再行由3G移动终端传输给专用医疗设备或者应用程序展开分析、表明,从而充份展现出移动性和便携性在医疗电子产业中的最重要起到。

  移动医疗芯片不仅在市场上有极大的前景,在学术上也合乎新的摩尔定律的发展趋势:多年来,摩尔定律(MooresLaw)推展了生产能力提高,造就了半导体产业难以置信的发展,建构了超强较慢数字处理器及容量可观的存储器等,使得个人计算机和移动电话普及到了千家万户。然而,半导体产业于是以面对着双重挑战:一方面,利用先进设备CMOS技术开发系统芯片的成本上涨;另一方面,体积的之后增大将把摩尔定律推上穷途末路。因此,半导体业界问世了MorethanMoore,(新的摩尔定律),即芯片发展要执着功耗上升及综合功能的提升,实质上改向更为稳健的符合市场的市场需求。

在一些全新的平台上,如苹果电脑的iPhone、任天堂的Wii等平台中,其核心处理器和应用于处理器性能相比之下比不上多核的CPU,但是其多样化和有意思的应用于,却迷倒了全球成千万上亿的用户。  图1摩尔定律与新的摩尔定律示意图  针对移动医疗的研究和研发目前主要是学术界和产业界以项目的形式共同完成,主要项目有:美国佐治亚理工学院的智慧衫(SmartShirt)项目[3];美国麻省理工学院的MIThril项目[4];欧盟ISTFP5项目-ZMON[5];欧盟ISTFP5项目-WEALTHY[6];欧盟ISTFP6项目-MyHeart[7];欧盟ISTFP6-NMP-2项目-BIOTEX[8];法国的VTAMN项目[9];德国FraunhoferIZM研发的具备传感功能的T恤衫[10]等。

这些项目的一个共同点是侧重产学研融合,以应用于为导向,其中的有些研究成果早已顺利转化成为产品。移动医疗芯片的经常出现和很快发展为移动医疗的构建获取了强有力的技术支持。

移动医疗芯片将仿真前端、ADC、微处理器、编码/解码器、基带处理器和电源管理等构建在一个硅片内,这样不必须或者意味着必须很少的外部并存原件,功耗、体积和重量都以明显的减少。可以应用于心脏起搏器、电子耳蜗、浅脑刺激器和胶囊内窥镜的芯片都已陆续经常出现。


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