使用智能手機(jī)和傳感器來(lái)改善醫(yī)療保健和個(gè)人健康的想法已經(jīng)席卷了整個(gè)行業(yè)。Fitbit Surge和 Garmin VivoacTIve等可穿戴運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備已證明受到消費(fèi)者的歡迎，越來(lái)越多的醫(yī)生和醫(yī)院正在轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備，以便為患者提供更好的護(hù)理。
就運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)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(jī)中的許多傳感器相同：GPS、加速度計(jì)、磁力計(jì)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(gè)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(jī)的情況下，應(yīng)用程序可能會(huì)使用傳感器輸出來(lái)提供有關(guān)如何在商場(chǎng)內(nèi)找到路的方向。借助運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，軟件可以確定您的運(yùn)動(dòng)方式，以及該運(yùn)動(dòng)在卡路里消耗方面的意義。
正如 PNI Sensors的創(chuàng)始人、董事會(huì)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(zhǔn)確地組合傳感器輸出，還要也非常有效地做到這一點(diǎn)。需要效率，以便計(jì)算結(jié)果所花費(fèi)的時(shí)間不會(huì)消耗大量電力，這對(duì)于便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是一種詛咒。
甚至一些目前流行的可穿戴設(shè)備還沒(méi)有做好。PNI Sensors 使用兩個(gè)流行的健康/運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)器計(jì)算步數(shù)并確定卡路里消耗的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，它們?cè)跍y(cè)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(gè)設(shè)備只使用一個(gè)加速度計(jì)來(lái)確定步數(shù)。這種類(lèi)型的設(shè)計(jì)雖然便宜，但容易出現(xiàn)錯(cuò)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(shí)現(xiàn)更高的準(zhǔn)確性。
表 1：由 PNI 傳感器測(cè)量的兩個(gè)僅基于加速度計(jì)的計(jì)步器的性能比較。
該實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)了設(shè)計(jì)人員正確使用算法以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確性能的重要性。PNI 實(shí)際上開(kāi)發(fā)了一種僅加速度計(jì)的計(jì)步算法，該算法通過(guò)對(duì)閾值交叉特征應(yīng)用生物力學(xué)和基于啟發(fā)式的過(guò)濾來(lái)優(yōu)化功率和性能，在 4 深度步進(jìn)緩沖區(qū)中提取，以準(zhǔn)確識(shí)別錯(cuò)誤或丟失的步驟。他們的加速度計(jì)算法準(zhǔn)確率超過(guò) 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(jì)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(fèi)者期望的方式執(zhí)行的設(shè)計(jì)。而且，Hsu 指出，“當(dāng)您添加更多傳感器時(shí)，電源起著關(guān)鍵作用。” 設(shè)計(jì)人員必須確定您需要始終查看哪些數(shù)據(jù)，可以打開(kāi)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(zhǔn)確性能的關(guān)鍵。
為了讓工程師在設(shè)計(jì)多傳感器項(xiàng)目時(shí)不必“重新發(fā)明輪子”，飛思卡爾半導(dǎo)體已將其整個(gè)傳感器融合庫(kù)開(kāi)源。飛思卡爾與 MEMS 工業(yè)集團(tuán) 合作組建了加速創(chuàng)新社區(qū) （AIC），以鼓勵(lì)和促進(jìn)傳感器融合和分析算法的共享和采用，并通過(guò)貢獻(xiàn)其傳感器融合庫(kù)、文檔來(lái)推動(dòng)這項(xiàng)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(shí)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(tīng)診器？
麥克風(fēng)技術(shù)的改進(jìn)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(shí)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(zhǔn)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(duì)于那些經(jīng)受運(yùn)動(dòng)/健康可穿戴設(shè)備通常經(jīng)歷的耐用型使用類(lèi)型的產(chǎn)品極具吸引力。對(duì)于面臨產(chǎn)品潛在可靠性問(wèn)題的制造商，Vesper 首席執(zhí)行官 Matt Crowley 指出：“您實(shí)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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