An emerging approach that replaces

An emerging approach that replaces OTAs with more power-efficient comparators is shown in Figure 12b (80). Here, instead of driving the output with an OTA, the current source charges it until the comparator's input voltage ramps to zero. Subsequently, the comparator trips, and the current source is disabled with the output at 2VIN. As mentioned in Section 3.2.1, the nonlinear comparator can be implemented far more efficiently and its performance scales more favorably with advanced technologies. Other ADC architectures have also been mapped to pipelined stages for enhanced conversion rate; in Reference 81, for instance, time-based conversion and processing are performed at each stage without OTAs, increasing the performance of integrating ADCs.

3.3. Communication Transceivers
The communication subsystem allows a biomedical device to send and receive information to and from other devices. This information can serve as commands, such as configuration instructions, or data, such as samples from a sensor. For many basic applications, the communication link can be realized with a wired connection. Two existing wired applications are the connection between a pacemaker to its pacing leads and the connection between a pulse oximeter and a finger-mounted sensor (1). Due to the limitations of wired links, wireless communication is the dominant method of communication for biomedical devices.

The primary method of wireless communication is via electromagnetic waves through the air, either via low-frequency, near-field inductive coupling or higher-frequency, far-field wireless transmission. An alternate, emerging approach is to use the human body as a transmission medium (82). These systems typically involve attaching electrodes to a user's skin that communicate via electrostatic coupling (83), electromagnetic waves (84), or electrooptic conversion (85). This section focuses on electromagnetic communication. However, the low-power techniques described can be applied to all communication systems, regardless of the transmission media.


3.4.1. Near-field electromagnetic wireless communication.Near-field communication operates on the principle of electromagnetic induction between two nearby coils, and is nearly identical to the concept of wireless power transfer described in Section 3.1.1. A key difference, however, is that while power transfer forms a unidirectional link, data transfer is often bidirectional, consisting of a forward and a reverse link. For implanted systems where one side of the communication link is volume and energy constrained, the forward link can consist of a high-powered transmitter that transmits both power and data, whereas the reverse link transmits only data. Due to the volume and energy constraints facing implanted systems, near-field communication links are typically limited in range to a few centimeters.

One example application of near-field communication is for data and power transfer from an external cochlear speech processor to its associated implanted stimulator (86). This application requires data rates on the order of 1 Mbps and a distance of only a few centimeters, operating at carrier frequencies such as 49 MHz (87). For emerging biomedical applications, such as neurostimulators and artificial retina, higher data rates are required. To support such high data rates using near-field communication, the wireless link requires higher bandwidths, necessitating lower-quality factor antenna coils. Data rates up to 2.5 Mbps have been demonstrated using coherent frequency shift keying with carrier frequencies of 5 and 10 MHz (88). An alternative method to achieve high data rates is via far-field electromagnetic wireless communication.


3.4.2. Far-field electromagnetic wireless communication.To realize high data rates at communication distances longer than a few centimeters, far-field electromagnetic communication is preferable to near-field communication. Far-field communication links for biomedical devices operate at carrier frequencies of hundreds of megahertz and above. The majority of low-power wireless transceivers are half-duplex where data transmission and reception do not occur simultaneously, and thus there is a transmit/receive switch connecting either the transmitter or receiver to the antenna.


Wireless standards.A key trend in far-field wireless communication is the emergence of standards that ensure coexistence or interoperability between devices. Early biomedical devices used ad-hoc, propriety communication protocols with only basic coexistence support. As biomedical devices become more prevalent, these proprietary radios are becoming less practical and more expensive than standards-compliant radios. Key low-power standards for biomedical devices are MICS, WMTS, Bluetooth (IEEE 802.15.1), and Zigbee (IEEE 802.15.4). Of these standards, Bluetooth and Zigbee require interoperability, whereas MICS and WMTS only require coexistence.


Energy-efficient circuits and systems.All

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

วิธีการใหม่ ๆ ที่แทน OTAs ด้วยรองประหยัดพลังงานเพิ่มเติมจะปรากฏในรูป 12b (80) ที่นี่ แทนการขับรถออกกับการ OTA แหล่งปัจจุบันค่ามันจนถึงลาดแรงดันเปรียบเทียบที่เป็นศูนย์ ต่อมา ทริเปรียบเทียบ และแหล่งมาปัจจุบันถูกปิดใช้งาน ด้วยการแสดงผลที่ 2VIN ดังกล่าวในส่วน 3.2.1 เปรียบเทียบเชิงเส้นสามารถดำเนินการได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด และประสิทธิภาพของเครื่องชั่งน้ำหนักมากขึ้น ด้วยเทคโนโลยีขั้นสูงก้าว อื่น ๆ ADC สถาปัตยกรรมมีการแมปไปขั้นแล้วง่ายดีมากสำหรับอัตราการเพิ่มขึ้น ยัง ในการอ้างอิง 81 เช่น แปลงตามเวลาและการประมวลผลจะดำเนินในทุกขั้นตอนโดย OTAs เพิ่มประสิทธิภาพของการบูรณาการ ADCs3.3 การสื่อสารรับส่งสัญญาณ ระบบย่อยการสื่อสารช่วยให้อุปกรณ์การแพทย์เพื่อส่ง และรับข้อมูลไปยัง และ จากอุปกรณ์อื่น ๆ ข้อมูลนี้สามารถใช้เป็นคำสั่ง เช่นการกำหนดค่าหรือคำแนะนำ ข้อมูล เช่นตัวอย่างจากเซนเซอร์ สำหรับการใช้งานพื้นฐานต่าง ๆ การเชื่อมโยงสื่อสารสามารถรับรู้ ด้วยการเชื่อมต่อแบบผ่านสาย โปรแกรมประยุกต์ใช้สายที่มีอยู่ทั้งสองมีการเชื่อมต่อระหว่าง pacemaker ของเป้าหมาย pacing และการเชื่อมต่อระหว่าง oximeter ชีพจรและเซนเซอร์ที่ติดนิ้ว (1) เนื่องจากข้อจำกัดของการเชื่อมโยงสาย สื่อสารไร้สายเป็นวิธีหลักของการสื่อสารสำหรับอุปกรณ์แพทย์วิธีการสื่อสารไร้สายหลักจะผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านอากาศ เงินต่อเหนี่ยวนำความ ถี่ต่ำ ใกล้สูงความถี่ ฟาร์ฟิลด์ส่งไร้สาย ตัวเลือกอื่น เกิดวิธีคือการ ใช้ร่างกายเป็นสื่อส่งข้อมูล (82) ระบบเหล่านี้มักจะเกี่ยวข้องกับการติดขั้วไฟฟ้ากับผิวของผู้ใช้ที่ติดต่อสื่อสารผ่านการเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าสถิต (83), คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (84), หรือแปลง electrooptic (85) ส่วนนี้เน้นสื่อสารไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม เทคนิคประหยัดพลังงานที่อธิบายไว้สามารถใช้ได้กับทั้งระบบการสื่อสาร ก็ตามส่ง3.4.1. ใกล้จากฟิลด์แม่เหล็กไฟฟ้าสื่อสารไร้สาย สื่อสารใกล้ที่ทำงานบนหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างขดลวด 2 ใกล้เคียง และเกือบเหมือนแนวคิดของการถ่ายโอนไฟไร้สายไว้ในส่วน 3.1.1 ความแตกต่างที่สำคัญ เป็นอย่างไรก็ตาม ว่า ขณะถ่ายพลังรูปแบบเชื่อมโยงทิศทางเดียว ถ่ายโอนข้อมูลมักจะเป็นแบบสองทิศทาง ซึ่งประกอบด้วยการเชื่อมโยงย้อนกลับและไป สำหรับระบบที่ฝังด้านหนึ่งของการเชื่อมโยงสื่อสารเสียงและพลังงานจำกัด การเชื่อมโยงไปข้างหน้าสามารถประกอบด้วยของส่งลังที่ส่งพลังงานและข้อมูล ในขณะที่การเชื่อมโยงย้อนกลับส่งข้อมูลเท่านั้น เนื่องจากปริมาณและพลังงานข้อจำกัดหันปลูกฝังระบบ เชื่อมโยงสื่อสารใกล้เคียงมักจะจำกัดในช่วงไม่กี่เซนติเมตรโปรแกรมประยุกต์ตัวอย่างหนึ่งของการสื่อสารใกล้เป็นข้อมูล และถ่ายพลังจากตัวประมวลผลเสียงประสาทภายนอกเพื่อการเชื่อมโยงฝังเครื่องกระตุ้น (86) โปรแกรมประยุกต์นี้ต้องการข้อมูลราคาสั่ง 1 Mbps และระยะทางเพียงไม่กี่เซนติเมตร ทำงานที่ความถี่ผู้ให้บริการเช่น 49 MHz (87) การเกิดชีวการแพทย์ เครื่องกระตุ้นประสาทและจอตาเทียม อัตราข้อมูลที่สูงขึ้นจะต้อง สนับสนุนอัตราข้อมูลสูงเช่นใช้การสื่อสารใกล้เคียง การเชื่อมโยงไร้สายต้องการแบนด์วิดท์สูง necessitating ขดลวดสายอากาศปัจจัยคุณภาพต่ำ อัตราข้อมูลสูงสุด 2.5 Mbps มีการสาธิตโดยใช้ความถี่สอดคล้องกะการป้อนราคา ด้วยความถี่ที่ผู้ขนส่งของ 5 และ 10 MHz (88) วิธีการอื่นเพื่อให้บรรลุอัตราข้อมูลสูงมีทางไกลแม่เหล็กไร้สายสื่อสาร3.4.2. ฟาร์แม่เหล็กไฟฟ้าไร้สายสื่อสาร การรู้ข้อมูลสูงราคาห้องสื่อสารยาวมากกว่ากี่เซนติเมตร ไกลแม่เหล็กไฟฟ้าสื่อสารเป็นที่นิยมสื่อสารใกล้เคียง เชื่อมโยงการสื่อสารระยะไกลสำหรับอุปกรณ์แพทย์ทำงานที่ความถี่ผู้ให้บริการหลายร้อยเมกะเฮิรตซ์ และข้างต้น ส่วนใหญ่ตัวรับส่งสัญญาณไร้สายพลังงานต่ำมีฮาล์ฟดูเพล็กซ์ที่ส่งข้อมูลและการรับไม่เกิดขึ้นพร้อมกัน และดังนั้นจึงไม่มีสวิตช์การส่ง/รับที่เชื่อมต่อสัญญาณหรือรับสัญญาณเสาอากาศมาตรฐานระบบไร้สาย แนวโน้มสำคัญในการสื่อสารแบบไร้สายไกลฟิลด์เป็นการเกิดขึ้นของมีอยู่ร่วมกันหรือทำงานร่วมกันระหว่างอุปกรณ์ ใช้อุปกรณ์แพทย์ต้นกิจ โปรโตคอลสื่อสาร propriety สนับสนุนพื้นฐานเท่าอยู่ร่วมกัน เป็นอุปกรณ์แพทย์กลายเป็นที่แพร่หลายมากขึ้น วิทยุกรรมสิทธิ์เหล่านี้จะกลายเป็นจริงน้อยกว่า และแพงกว่าวิทยุมาตรฐาน คีย์พลังงานต่ำมาตรฐานสำหรับอุปกรณ์แพทย์มีไมโครโฟน WMTS บลูทูธ (IEEE 802.15.1), และ Zigbee (IEEE 802.15.4) ของมาตรฐาน Bluetooth และ Zigbee ต้องทำงานร่วมกัน ในขณะที่ไมค์และ WMTS ต้องอยู่ร่วมกันวงจรประหยัดพลังงานและระบบ ทั้งหมด

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

วิธีการที่เกิดขึ้นใหม่ที่มาแทนที่ OTAs กับตัวเปรียบเทียบพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นจะแสดงในรูปที่ 12b (80) ที่นี่แทนการขับรถการส่งออกที่มีการ OTA ที่มาปัจจุบันค่าใช้จ่ายมันจนกว่าเปรียบเทียบของลาดแรงดันไฟฟ้าอินพุตเป็นศูนย์ ต่อจากนั้นเดินทางเปรียบเทียบและแหล่งที่มาในปัจจุบันมีการปิดการใช้งานกับการส่งออกที่ 2VIN ตามที่ระบุไว้ในมาตรา 3.2.1 การเปรียบเทียบไม่เชิงเส้นสามารถดำเนินการได้ไกลมีประสิทธิภาพมากขึ้นและประสิทธิภาพการทำงานที่สมดุลมากขึ้นในเกณฑ์ดีด้วยเทคโนโลยีขั้นสูง สถาปัตยกรรม ADC อื่น ๆ นอกจากนี้ยังได้รับการแมปไปยังขั้นตอนไปป์ไลน์สำหรับอัตราการแปลงเพิ่มขึ้น; ในการอ้างอิง 81 ตัวอย่างเช่นการแปลงตามเวลาและการประมวลผลจะดำเนินการในแต่ละขั้นตอนโดยไม่ต้อง OTAs การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของ ADCs การบูรณาการ. 3.3 การสื่อสารรับส่งสัญญาณระบบย่อยการสื่อสารที่ช่วยให้อุปกรณ์ชีวการแพทย์ในการส่งและรับข้อมูลเข้าและออกจากอุปกรณ์อื่น ๆ ข้อมูลนี้สามารถทำหน้าที่เป็นคำสั่งเช่นคำแนะนำการตั้งค่าหรือข้อมูลเช่นตัวอย่างจากเซ็นเซอร์ สำหรับการใช้งานขั้นพื้นฐานจำนวนมากเชื่อมโยงการสื่อสารสามารถรับรู้ได้ด้วยการเชื่อมต่อแบบใช้สาย สองการใช้งานแบบใช้สายที่มีอยู่มีการเชื่อมต่อระหว่างเครื่องกระตุ้นหัวใจเพื่อนำไปสู่การเว้นระยะและการเชื่อมต่อระหว่าง oximeter ชีพจรและเซ็นเซอร์ลายนิ้วมือที่ติดตั้ง (1) เนื่องจากข้อ จำกัด ของการเชื่อมโยงสายการสื่อสารไร้สายเป็นวิธีที่โดดเด่นของการสื่อสารสำหรับอุปกรณ์ชีวการแพทย์. วิธีการหลักของการสื่อสารไร้สายผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านอากาศทั้งผ่านความถี่ต่ำใกล้สนามเหนี่ยวนำหรือสูงกว่าความถี่ ไกลข้อมูลการส่งไร้สาย ทางเลือกวิธีการที่เกิดขึ้นใหม่คือการใช้ร่างกายมนุษย์เป็นสื่อกลางในการส่ง (82) ระบบเหล่านี้มักจะเกี่ยวข้องกับการติดขั้วไฟฟ้าให้กับผิวของผู้ใช้ที่สื่อสารผ่านการมีเพศสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิต (83) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (84) หรือการแปลง electrooptic (85) ในส่วนนี้จะมุ่งเน้นไปที่การสื่อสารแม่เหล็กไฟฟ้า อย่างไรก็ตามเทคนิคการใช้พลังงานต่ำที่อธิบายไว้สามารถนำมาใช้กับระบบการสื่อสารทั้งหมดโดยไม่คำนึงถึงส่งผ่านสื่อ. 3.4.1 ใกล้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าสื่อสาร communication.Near สนามไร้สายที่ทำงานบนหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างสองขดลวดอยู่บริเวณใกล้เคียงและเกือบจะเหมือนกับแนวคิดของการถ่ายโอนอำนาจไร้สายที่อธิบายไว้ในมาตรา 3.1.1 แตกต่างที่สำคัญก็คือว่าในขณะที่การถ่ายโอนอำนาจในรูปแบบการเชื่อมโยงทิศทางการถ่ายโอนข้อมูลแบบสองทิศทางมักจะประกอบด้วยไปข้างหน้าและเชื่อมโยงย้อนกลับ สำหรับระบบฝังที่ด้านใดด้านหนึ่งของการเชื่อมโยงการสื่อสารคือปริมาตรและพลังงาน จำกัด , การเชื่อมโยงไปข้างหน้าอาจประกอบด้วยเครื่องส่งสัญญาณสูงขับเคลื่อนที่ส่งทั้งอำนาจและข้อมูลในขณะที่เชื่อมโยงย้อนกลับส่งข้อมูลเท่านั้น เนื่องจากปริมาณและพลังงาน จำกัด หันหน้าไปทางระบบปลูกฝังเชื่อมโยงการสื่อสารที่อยู่ใกล้กับสนามมักจะ จำกัด อยู่ในช่วงไม่กี่เซนติเมตร. โปรแกรมประยุกต์หนึ่งตัวอย่างของการสื่อสารที่อยู่ใกล้สนามสำหรับข้อมูลและการถ่ายโอนอำนาจจากหน่วยประมวลผลประสาทหูคำพูดภายนอก บริษัท รปลูกฝังของมัน กระตุ้น (86) โปรแกรมนี้ต้องมีอัตราการส่งข้อมูลในการสั่งซื้อของความเร็ว 1 Mbps และระยะทางเพียงไม่กี่เซนติเมตรปฏิบัติการที่ความถี่ของผู้ให้บริการเช่น 49 MHz (87) ที่เกิดขึ้นใหม่สำหรับการใช้งานด้านชีวการแพทย์เช่น neurostimulators และจอตาเทียมอัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้นจะต้อง เพื่อสนับสนุนอัตราการส่งข้อมูลสูงเช่นใช้การสื่อสารที่อยู่ใกล้สนาม, การเชื่อมโยงไร้สายต้องแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้นทั้งนี้การลดคุณภาพขดลวดเสาอากาศปัจจัย อัตราการส่งข้อมูลสูงสุดถึง 2.5 Mbps ได้รับการแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงการใช้คลื่นความถี่ที่สอดคล้องกัน keying ที่มีความถี่พาหะของ 5 และ 10 MHz (88) วิธีการอื่นเพื่อให้บรรลุอัตราการส่งข้อมูลสูงผ่านทางไกลสนามแม่เหล็กไฟฟ้าการสื่อสารไร้สาย. 3.4.2 ห่างไกลจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าไร้สาย communication.To ตระหนักถึงอัตราการส่งข้อมูลสูงในระยะเวลานานกว่าการสื่อสารไม่กี่เซนติเมตรไกล Field Communication แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นที่นิยมในการสื่อสารที่อยู่ใกล้กับสนาม เชื่อมโยงการสื่อสารไกลฟิลด์สำหรับอุปกรณ์ชีวการแพทย์ทำงานที่ความถี่พาหะของหลายร้อยเมกะเฮิรตซ์และเหนือ ส่วนใหญ่ของการรับส่งสัญญาณไร้สายพลังงานต่ำครึ่งเพล็กซ์ที่ส่งข้อมูลและรับไม่ได้เกิดขึ้นพร้อม ๆ กันและทำให้มีการส่ง / รับสวิตช์เชื่อมต่อทั้งเครื่องส่งสัญญาณหรือเครื่องรับเสาอากาศ. ไร้สาย standards.A แนวโน้มที่สำคัญในการห่างไกล สาขาการสื่อสารไร้สายคือการเกิดขึ้นของมาตรฐานที่ให้การอยู่ร่วมกันหรือการทำงานร่วมกันระหว่างอุปกรณ์ อุปกรณ์ด้านการแพทย์ในช่วงต้นใช้เฉพาะกิจโปรโตคอลการสื่อสารที่แท้จริงมีเพียงการสนับสนุนการอยู่ร่วมกันขั้นพื้นฐาน วิทยุเป็นอุปกรณ์ชีวการแพทย์กลายเป็นที่แพร่หลายมากขึ้น, วิทยุที่เป็นกรรมสิทธิ์ของเหล่านี้จะกลายเป็นน้อยในทางปฏิบัติและมีราคาแพงกว่ามาตรฐาน คีย์มาตรฐานประหยัดพลังงานสำหรับอุปกรณ์ชีวการแพทย์มี MICS, WMTS, บลูทู ธ (IEEE 802.15.1) และ Zigbee (IEEE 802.15.4) มาตรฐานเหล่านี้, Bluetooth และ Zigbee จำเป็นต้องทำงานร่วมกันในขณะที่ MICS และ WMTS เท่านั้นที่ต้องอยู่ร่วมกัน. วงจรประหยัดพลังงานและ systems.All