使用智能手機和傳感器來改善醫(yī)療保健和個人健康的想法已經(jīng)席卷了整個行業(yè)。Fitbit Surge和 Garmin VivoacTIve等可穿戴運動監(jiān)測設(shè)備已證明受到消費者的歡迎，越來越多的醫(yī)生和醫(yī)院正在轉(zhuǎn)向遠程監(jiān)測設(shè)備，以便為患者提供更好的護理。
就運動監(jiān)測設(shè)備而言，可穿戴設(shè)備使用的傳感器與當(dāng)今智能手機中的許多傳感器相同：GPS、加速度計、磁力計和陀螺儀，甚至是壓力傳感器。雖然這兩種設(shè)備都使用相似的傳感器，但傳感器融合——傳感器輸出與軟件的結(jié)合，可提供比單個傳感器所能提供的更好的信息——這就是差異化因素。例如，在智能手機的情況下，應(yīng)用程序可能會使用傳感器輸出來提供有關(guān)如何在商場內(nèi)找到路的方向。借助運動監(jiān)測設(shè)備，軟件可以確定您的運動方式，以及該運動在卡路里消耗方面的意義。
正如 PNI Sensors的創(chuàng)始人、董事會主席、首席執(zhí)行官兼首席技術(shù)官 George Hsu 所看到的那樣，這些應(yīng)用程序的關(guān)鍵在于正確使用算法，這意味著不僅要準確地組合傳感器輸出，還要也非常有效地做到這一點。需要效率，以便計算結(jié)果所花費的時間不會消耗大量電力，這對于便攜式消費電子產(chǎn)品來說是一種詛咒。
甚至一些目前流行的可穿戴設(shè)備還沒有做好。PNI Sensors 使用兩個流行的健康/運動監(jiān)測器計算步數(shù)并確定卡路里消耗的實驗結(jié)果顯示，它們在測量步數(shù)、行走距離和消耗的總卡路里方面存在顯著差異（表 1）。造成這種差異的部分原因是兩個設(shè)備只使用一個加速度計來確定步數(shù)。這種類型的設(shè)計雖然便宜，但容易出現(xiàn)錯誤讀數(shù)。盡管如此，本質(zhì)上是算法決定了數(shù)據(jù)的捕獲方式，而智能算法可以實現(xiàn)更高的準確性。
表 1：由 PNI 傳感器測量的兩個僅基于加速度計的計步器的性能比較。
該實驗強調(diào)了設(shè)計人員正確使用算法以實現(xiàn)準確性能的重要性。PNI 實際上開發(fā)了一種僅加速度計的計步算法，該算法通過對閾值交叉特征應(yīng)用生物力學(xué)和基于啟發(fā)式的過濾來優(yōu)化功率和性能，在 4 深度步進緩沖區(qū)中提取，以準確識別錯誤或丟失的步驟。他們的加速度計算法準確率超過 98%，但消耗的電流不到 60 ?A。
獲得正確的算法意味著其設(shè)計人員必須非常熟悉應(yīng)用程序，深入了解其變量，這樣他們才能創(chuàng)建能夠按照消費者期望的方式執(zhí)行的設(shè)計。而且，Hsu 指出，“當(dāng)您添加更多傳感器時，電源起著關(guān)鍵作用。” 設(shè)計人員必須確定您需要始終查看哪些數(shù)據(jù)，可以打開和關(guān)閉哪些傳感器，以及應(yīng)該在傳感器上完成多少處理以及系統(tǒng)處理器應(yīng)該完成多少處理。權(quán)衡是高效、準確性能的關(guān)鍵。
為了讓工程師在設(shè)計多傳感器項目時不必“重新發(fā)明輪子”，飛思卡爾半導(dǎo)體已將其整個傳感器融合庫開源。飛思卡爾與 MEMS 工業(yè)集團 合作組建了加速創(chuàng)新社區(qū) （AIC），以鼓勵和促進傳感器融合和分析算法的共享和采用，并通過貢獻其傳感器融合庫、文檔來推動這項工作，以及基于 Windows 和 Android 的可視化工具的源文件。Analog Devices和 PNI 等也加入了他們的行列。
身體的聲音
談?wù)撫t(yī)療設(shè)備時通常不考慮的一種傳感器是麥克風(fēng)。然而，在緊急情況下，清楚了解患者的能力是關(guān)鍵。此外，聲音信息還可以幫助診斷；否則醫(yī)生為什么總是手邊有聽診器？
麥克風(fēng)技術(shù)的改進使這些設(shè)備更適用于健康應(yīng)用。Vesper 最近推出了一款壓電 MEMS 麥克風(fēng) VM101，該麥克風(fēng)可實現(xiàn) 68 dB 的典型信噪比 （SNR），這是所有市售 MEMS 中最高的聲學(xué)性能基準麥克風(fēng) — 提高音頻捕獲的質(zhì)量和清晰度。
但麥克風(fēng)還有其他一些屬性，推薦它用于健康可穿戴設(shè)備。除了聲學(xué)性能之外，VM101 還具有防水、防震、防塵和防顆粒等特性，這些特性對于那些經(jīng)受運動/健康可穿戴設(shè)備通常經(jīng)歷的耐用型使用類型的產(chǎn)品極具吸引力。對于面臨產(chǎn)品潛在可靠性問題的制造商，Vesper 首席執(zhí)行官 Matt Crowley 指出：“您實際上可以將 VM101 放入波士頓港[注：Vesper 總部位于馬薩諸塞州波士頓。Ed.] 或者把它埋在沙灘上的沙子里，它仍然可以正常工作。”
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