多軸慣性傳感器已日益受到醫療應用市場青睞。融合多軸感測功能的慣性MEMS元件,不論尺寸、功耗、精準度與可靠性均有優異表現,可符合醫療應用領域的嚴苛要求,如手術導航工具等精密醫療儀器,皆已開始大量導入。
導航與汽車、卡車、飛機、輪船及人相關。然而,它也開始在醫療技術領域發揮重要作用,精密手術儀器和機器人即須使用導航。手術導航工具的設計要求與傳統的車輛導航具有廣泛的共同點,但前者也提出一些獨特的挑戰,如在室內使用,無法獲得全球衛星定位系統(GPS)支援,因而需要更高性能。
本文將研究醫療導航應用的獨特挑戰,并探討從感測器機制到系統特性可能的解決方案,并介紹增強感測性能的方法,如采用卡爾曼濾波等。
多軸MEMS傳感器轉化醫療資訊
微機電系統(MEMS)已成為大多數人每天都會碰到的成熟技術,它使汽車更安全、增強手機可用性,并能優化工具及運動設備的性能,從而提高對病人的醫療護理水準。
用于線性運動檢測的MEMS元件通常是基于一個微加工的多晶矽表面結構,該結構形成于矽晶圓之上,通過多晶矽彈簧懸掛在晶圓的表面上,提供對加速度力的阻力。在加速度下,MEMS軸的偏轉由一個差分電容測量,該差分電容由獨立固定板和活動品質連接板組成。如此一來,運動使差分電容失衡,導致感測器輸出的幅度與加速度成正比。
例如汽車因碰撞而突然急劇減速時,安全氣囊感測器中的MEMS軸會產生同樣的運動,使得電容失衡,最終產生訊號觸發安全氣囊打開。此一基本加速度計結構,根據不同的應用性能參數進行調整,并增加資料處理功能后,可以精確地指示傾斜度、速度甚至位置。另有一種技術上相關的結構是陀螺儀,它能檢測旋轉速率,輸出形式為度/秒。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠