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静电:可穿戴医疗设备的杀手

时间:2014-10-09 19:26:35来源:浏览次数:

可穿戴技术结合生理传感器就是现在市场上出现的所谓智能手表一类的产品。而下一代检测装置将戴在身上并监控实时数据,比如血糖水平等,让设备在一天内能收集更多的数据。这种方法最初用在腕带上,而现在腕带已经能够测量一个人走的距离和脉搏了。发展到如今在锻炼的过程中可以利用不显眼的内衣收集关键数据,比如脉搏,呼吸频率,姿势,甚至距离。

  虽然这些监控数据已经十分有用,不过以后可能还有更大的突破。如果糖尿病人可以不再每天刺好几次手指来测血糖,用以调整所用胰岛素剂量,而是用更好的办法能更加容易更加频繁的收集这些重要数据。德国研究人员使用红外激光光源和一个光声光谱,开发了无需穿透皮肤测量血液葡萄糖水平的方法。这种方法是非侵入性诊断监测和治疗糖尿病的一次革命。

  然而,这些可穿戴设备的贴身性也是一个潜在的弱点。因为这些设备会直接面临用户产生的静电,并因为保护不当而使设备无法操作。事实上,简单的人体接触就可以导致瞬态的静电放电(ESD),基于此,ESD可以通过任意传感器的电路,按钮,电池充电接口或者数据I/O接口进入该设备。

  半导体制造商们正在不断努力改进元件的ESD保护功能用以提高设备的能力,比如:最敏感的电路可以用低钳位电压保护:在静电放电期间,ESD保护的主要工作是是通过减少通态或者动态电阻的提高,进而疏导和减少尽可能多的静电放电电流瞬变的可能。这种静电放电保护方法的原理是通过减少动态电阻来带走更多的浪涌电流,这样可以减少集成电路上的电应力并保证电路完好。

  低电容可以避免高速传输数据的的干扰。虽然保护电路是ESD保护器件的关键,但是扮演一个不会总是干扰电路运行的角色也是至关重要的。例如在一个射频接口(蓝牙,zigbee等)或者有线端口,比如USB2.0,静电保护必须避免使电路产生强度失真或者信号丢失。为了保证信号的完整性,ESD保护电路的静电电容要在不损害保护的情况下最小化。

  在可穿戴设备中要用更小的器件以适应有限的电路板空间,这将使可穿戴医疗设备将逐渐变得更薄、更小(手表,手环,胸带)或者直接掺入到衣物中,从而使电路板将具有更小空间的ESD保护解决方案。

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