MEMS傳感器尖端技術創(chuàng)“主動智能生活”概念

　　作為全球領先的電子元器件制造商，村田制作所（中國）（以下簡稱“村田”）攜其首創(chuàng)的“主動智能生活”新概念，于日前亮相第十五屆中國國際高新技術成果交易會（簡稱“高交會”）。村田（中國）投資有限公司MEMS傳感器產(chǎn)品技術部經(jīng)理方 杜魯那拉出席并在同期舉辦的第八屆國際被動元件技術與市場發(fā)展論壇上做了主題為“村田MEMS傳感器在中國的展望”的演講。

　　杜魯那拉女士指出村田作為全球最領先的電子元器件制造商之一，一直以創(chuàng)新為其準則。從村田成立到今天，在經(jīng)歷了多達六十余年的發(fā)展，不僅在以陶瓷為材料的被動元器件領域取得了卓越的成績，如今村田所研發(fā)的以微機單晶硅為主要構成的MEMS傳感器也被應用于汽車、工業(yè)、農(nóng)業(yè)，醫(yī)療等各行各業(yè)中。同時，隨著全球信息數(shù)據(jù)獲取需求愈加旺盛，MEMS傳感器本身應用的領域也變得幾乎無所不在。

　　MEMS加速度傳感器

　　汽車主動安全

　　在國內(nèi)汽車領域里，“汽車主動安全”是一個全新的概念。通常來說，汽車中內(nèi)置的安全防護系統(tǒng)主要在事故發(fā)生之后才會發(fā)生反應，最典型的莫過于“安全氣囊”，這也就是“汽車被動安全”。而主動安全則是在事故發(fā)生之前，提前對可能引起安全隱患的問題給出預警或者預防措施。以村田應用于汽車自動啟停系統(tǒng)中的高性能 “傾角傳感器”舉例，自動啟停系統(tǒng)要求必須能夠智能識別車輛何時停止，并在道路傾斜時能控制制動力從而使車靜止不滑動，此應用程序的關鍵在于偏移量的穩(wěn)定性和溫度的依賴性。尤其是偏移量的穩(wěn)定性是至關重要的。如果偏移量在某個時間點發(fā)生了變化，系統(tǒng)就不能準確地檢測道路的角度，也就無法通過過度制動來補償，這會導致制動系統(tǒng)的過早磨損。村田的高性能傳感器對溫度和時間變化有著極小的偏置特性，它可以檢測到2度的傾斜角，不論是溫度發(fā)生了變化還是車輛的壽命發(fā)生了變化，都可以確保測定的精準。除此以外，村田在汽車主動安全領域還有在車輛行駛中保證車輛安全的加速度傳感器、防止翻車的陀螺儀傳感器，以及它們的組合傳感器，據(jù)村田介紹，日后還會加入壓力傳感器，它可應用在胎壓的檢測上。村田想通過這種主動的方式去感知環(huán)境，從而達到保護駕駛員生命安全的目的。

　　MEMS傳感器在汽車領域的應用

　　精準工業(yè)和農(nóng)業(yè)

　　MEMS傳感器向來被認為具有著小型化、高精度，高可靠性的特點，它可通過采集μm級的變化來確定加速度、傾角或各種數(shù)據(jù)環(huán)境的變化。這個特性也保證了MEMS傳感器在精準工業(yè)和農(nóng)業(yè)領域的發(fā)展中占據(jù)了一席之地。

　　在工業(yè)領域，MEMS傳感器的運用不僅體現(xiàn)在建筑工具及系統(tǒng)、重型機械和天線穩(wěn)定等方面，由于具有杰出的抗震性能，能夠抵抗高達20000G的重力，因此在地震預測，橋梁倒塌等事故的預測中，村田的MEMS傳感器一樣可以發(fā)揮至關重要的作用。例如鐵塔底下放置傳感器后，即可得知在某個支撐點范圍下鐵塔是安全的，超過這個范圍就會產(chǎn)生安全隱患。又例如MEMS傳感器在煤礦的運用，可利用地下支撐腳的控制，來減小塌方的可能性。

　　而在精準農(nóng)業(yè)的定義之下，高尖端的MEMS技術需要解決耕地面積逐漸減少，產(chǎn)量需求卻逐步增大的難題。村田的農(nóng)業(yè)解決方案提供高達10厘米精度和自動化控制的優(yōu)勢，最大限度地降低養(yǎng)殖成本，并最大限度地提高產(chǎn)量。未來的農(nóng)業(yè)也會是個不同的景象：在插秧的設備上搭載MEMS傳感器，它可以做到同角度高準確的種植，在同樣的投入下收獲更高的產(chǎn)量。

　　MEMS在工業(yè)領域的應用

　　智能醫(yī)療及主動預防新概念

　　如果說在工業(yè)和農(nóng)業(yè)領域，MEMS傳感器體現(xiàn)的是任何條件下，對于精、準的高要求。那到了智能醫(yī)療領域，村田堅實的MEMS設計和制造技術，造就了體積小，功耗低的性能，這使村田在內(nèi)置式醫(yī)療領域占有絕對的世界領先地位。

　　事實上，MEMS在醫(yī)療電子方面的應用十分有吸引力，可用于微流體系統(tǒng)、微型胰島素泵、動脈瘤壓力傳感器、等微型器件的設計制造，同樣，當全球人口老齡化趨勢日趨明顯的今天，MEMS技術已為糖尿病、心血管等疾病保健問題，提供十分有效的解決方案。毋庸置疑的是，醫(yī)療領域對于MEMS傳感器而言，是一個巨大的新興應用市場，但是同時也是極具挑戰(zhàn)的領域，主要體現(xiàn)在性能，功耗，可靠性，品質以及成本等方面。因此，村田把醫(yī)療作為主要的應用市場進行市場推廣，并通過在功耗方面不斷的精益求精，研發(fā)出如心臟起搏器領域應用的加速度傳感器元件，功耗僅為納安級。

　　“主動安全檢測”是村田在醫(yī)療領域不得不提的一個主張。突發(fā)性疾病，如心臟病，往往給治療帶來了被動性，即使是在病房里，從病情發(fā)生到處理，這之間的滯后性也可能隨時為生命安全直接造成威脅。因此，在臨床上，我們更需要提前對各種突發(fā)性的疾病進行早起預防。例如借助心臟沖擊掃描：村田高精度的MEMS加速度傳感器，可通過感知人體的心跳引起的機械振動為醫(yī)生快速精確地提供患者的心率，每博輸出量，呼吸率，心率變異性等指標。這針對心臟瓣膜病，冠心病等的早期檢測，能提供重要的參考數(shù)據(jù)。再比如高風險的植入式心臟起搏器的應用，通過村田獨有的3D傳感器技術，實現(xiàn)了對于患者人體運動狀態(tài)的檢測并動態(tài)調整搏動輸出量。換言之，傳統(tǒng)的心臟起搏器，通過每分鐘固定輸出一個搏動量來支持心臟病患者的心臟搏動需求。但通過村田的MEMS加速度傳感器，可以感知患者的不同運動狀態(tài)諸如奔跑，上下樓梯，睡眠，下蹲等，進而根據(jù)這些運動狀態(tài)所需要的心臟搏動能力，動態(tài)調整每分鐘的輸出量。此外，村田還有能夠在手術以及治療過程中更靈活方便地調節(jié)角度變化以及捕捉動態(tài)影像的傾角傳感器，以及用于眼壓監(jiān)測、腦壓監(jiān)測等領域的元器件。

　　手術臺位置調整

　　中國有著世界上最大的人口基數(shù)和新興的受教育人群，無論是對于汽車安全還是醫(yī)療保健，亦或是通訊及物聯(lián)網(wǎng)領域，其需求必定是日益高漲的。在電子元件領域擁有歷史和技術的村田，將在中國提供更多適合中國的產(chǎn)品以及解決方案，同時積極推廣“主動安全”、“主動預防”等新的概念！