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穿戴裝置

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格羅方德提升物聯網及穿戴式裝置創新

格羅方德(GF)近日在其主辦的全球技術論壇(GTC)歐洲、中東和非洲(EMEA)場次中宣布,將通過先進的22FDX平台專門的自適基體偏壓(Adaptive Body Bias, ABB)功能,進一步推進物聯網(IoT)和穿戴式裝置市場的創新。 格羅方德從事物聯網、穿戴式裝置、聽戴式設備、射頻和邊緣運算的客戶,只要利用ABB技術,便能借助22FDX平台的低功耗和低漏電功能,進一步提升設計人員的效率。ABB功能使其在微調電路的電晶體臨界電壓時獲得更高的精度,並有效地提升晶片的性能、能效、面積和可靠性,以滿足特定應用的需求。 GreenWaves Technologies執行長Loic Lietar表示,GreenWaves的GAP 物聯網應用處理器,讓開發人員能將複雜的低延遲、訊號處理和人工智慧整合到能源極為有限的設備中,例如穿戴式裝置和物聯網感測器產品。GAP9物聯網應用處理器建立在格羅方德的22FDX平台上,利用22FDX的ABB功能來縮小Sign-off餘量,這是優化設計以實現低功耗的重要因素,進而支援開發人員將下一代智慧設備推向市場。 Perceive執行長Steve Teig表示,Perceive的邊緣推理處理器Ergo為物聯網設備提供了大型神經網絡的能力,同時增強了安全性和隱私性。得益於小尺寸和超高效能,Ergo具備更長的電池壽命,發熱量更少,並支援創新的產品設計和封裝。格羅方德22FDX平台擁有功率優勢、低洩漏和自適基體偏壓功能,非常適合這樣的物聯網應用。
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消阻抗/降功耗促生理監控快又準 生醫穿戴裝置聲勢看漲

血氧飽和度、心電圖(ECG)、血壓以及呼吸率等,是過去被局限於醫院監控設備的量測應用。持續監控這些參數至關重要,尤其是對於那些具有醫療風險的病患,無論是手術、發生事故或是被診斷出急重症等情況。隨著人口高齡化以及社會日漸關切醫藥財政支出,在院外進行醫療監控(Medical Monitoring)成為一股逐漸升高之趨勢。現在,在日常生活中也能持續監控這些病患的狀態,藉以及早發現問題,或是出院後選擇繼續配戴監控裝置,以便更迅速、舒適地康復,另外還有第三類使用者,他們量測這些參數的目的是為了事先防範,包括尚未診斷出任何病症的使用者。 各種多重參數監控裝置有著相同的須求:它們必須體積小巧、量測精準而且充飽電後能維持長時間運行。為支援這樣的趨勢,業界已經開發出各種新系列單晶片生物醫學類比前端元件。 新生醫感測元件最佳化系統配置 目前市面上有不少結合兩種甚至更多量測功能的多重參數系統,像是結合心律監控裝置和動作感測器來追蹤活動,或是結合心律變異性和阻抗感測功能來支援壓力監控或睡眠分析等應用。在大多數情況中,不同的量測功能都會由一個專屬的類比前端元件負責,以致整個系統會用到多個晶片,而每個晶片都會配置專屬的類比至數位轉換器(ADC)、連結主處理器專屬介面以及多個電源供應器與參考電壓,且這些元件都必須解耦合,這將產生許多冗餘模組,就尺寸與功耗的角度來看,這並非是最佳化的系統狀態。在穿戴裝置系統中,最簡單的做法莫過於用一個主訊號鏈連結每個感測器,如亞德諾半導體(ADI)新推出的ADPD4000系列生物醫學前端元件便填補了市場缺口。圖1顯示該系列元件的高階模組圖。前端部分設計兩個相同的接收通道,兩者可同時進行取樣。每個通道都是分別建置,因此系統可用單端或差動量測模式來量測任何感測器的輸入數值。輸入等級(Input Stage)部分是一個跨阻抗放大器,擁有可編程的增益,然後接著一個帶通濾波器和積分器,能加總處理每個取樣的7.5pC數據。 圖1 ADPD4000系列元件的高階模塊圖 ADC是一個14位元的連續近似暫存器(SAR)轉換器,最高取樣率為1MSPS。每個訊號鏈的前端是一個8通道多工器,為類比前端元件提供彈性,能將各種感測器訊號繞送到類比前端元件。 這顆晶片可量測多種訊號,如圖1所示。藉由修改AFE,該晶片可以成為光學前端元件,用來執行光學式心律量測或血氧飽和度。在這種模式中,系統需要一個高跨阻抗輸入等級以便將電流轉換成電壓。另外,還須消除環境光線產生的干擾。 另一個使用情境,則是量測從心電圖或肌電圖(EMG)感測器傳來的生物電位訊號。這種量測需要不同的輸入訊號鏈設定,因此必須重設前端元件的各項設定,接著取得訊號鏈,這顆晶片也支援8個輸出驅動器,可用來提供刺激訊號(Stimuli)。另外也可以設定一或多個輸出訊號來驅動LED以執行光學量測,或是用一或多個輸出訊號來執行阻抗量測,於執行監控膚電活動(Electrodermal Activity, EDA)時產生的皮膚阻抗或電極阻抗等可能影響量測品質的生物電位量測。 這顆晶片讓使用者能預先設定每種組態,或是在某個時槽進行量測,它最多支援12個時槽,這使系統一旦完成初始設定就非常容易使用。此外,這顆晶片不需要額外的處理器資源,有助於將整體功耗壓至較低程度。在晶片方面,則可以進行過度取樣後取平均值,藉以改進ADC的有效位元數(ENOB),而降取樣資料通道的寬度為32位元。量測結果可儲存在256或512位元組深度的FIFO元件如ADPD400x與ADPD410x中。 整合的時戳功能,可以對多個連結感測器傳來的資料樣本進行同步化。多個感測器資料可用來尋找不同量測結果之間的關聯性。圖2顯示這顆晶片用來同步執行心電圖與光體積變化描記圖法(PPG)的量測。基於脈衝傳遞時間(PPT)量測技術,它可以在連續模式下量測血壓,這對高血壓患者來說具有吸引力,而時戳功能就是實現這種量測能力的關鍵。 圖2 同步執行ECG與PPG量測藉以推估血壓 圖3a顯示支援時槽的方式。每個時槽的最前緣是一個預調節脈衝,隨後緊接著為一個刺激脈衝,最後則是光二極體的電流或是ADC取樣的另一個訊號。 圖3b顯示一個作業程序的例子。啟動電源後,接著執行重置作業,晶片便會進入休眠模式;喚醒晶片後,再循序取樣兩個ECG訊號(像是LEAD I和LEAD II),接著進行光學量測,以執行SpO2的讀取,並進行阻抗量測以測量膚電傳導(EDA/Stress)。接下來的段落會說明這幾項量測的程序。 圖3 時槽作業的例子以及ADPD4000量測程序 被動量測電荷排除阻抗兼顧省電 心電圖係量測人體心臟產生的電子訊號,亦即每次心跳時心肌的去極化(Depolarization)與再極化(Repolarization)過程所發出的訊號。這類訊號的幅度範圍在0.5mV至4mV之間,可在0.05Hz至40Hz頻率內測量到。 雖然可以單純用心電圖來量測心律,但在許多使用情境下,人們對於其波形本身更有興趣,因為波形可用來量測心臟表現或預先警告潛在的心臟事件,像是心房顫動或持續性高血壓。人們可以透過將電極連接皮膚來監控心臟活動,而為了在診斷中確保電極能接觸到身體,一般都會採用銀(Ag)或氯化銀(AgCl)材質的濕式電極。在非住院的應用中,這些電極不僅穿戴時極不舒適,而且容易使皮膚乾燥或刺激皮膚。此外,雖然乾式電極也很常用,但皮膚與電極之間的接觸面會逐漸降低,以致對動作假象(Motion Artifact)更加敏感,導致量測精準度下滑。 應用在醫院以外的裝置,總是必須在高品質電極與配戴舒適度之間取捨。但ADPD4000不僅能解決這方面的難題,還可以提供較精準的量測結果,不受電極品質所影響。因為它的ECG電路不是使用電壓輸入,而是量測電容器上累積的電荷,利用被動式電阻電容網路(RC Network)以及取樣率,可計算出最佳化時間常數,進而排除在充電過程中皮膚與電極接觸阻抗的變動。如圖1顯示的心電圖訊號經由電阻電容網路耦合到晶片。這個ECG電路本身能排除皮膚與電極接觸阻抗變動所產生的影響。 圖4顯示兩個心電圖波形。其一波形是用高品質電極所量測,串聯阻抗為51kΩ,電容為47nF;另一波形則是透過品質不佳的電極所量測,其串聯阻抗較高,而接觸阻抗為510kΩ,電容為4.7nF。但可以看到量測到的波形幾乎相同,不受電極品質所影響。相較於市面上其他廠商的解決方案,這項特性是較大的優勢。另外的優點還包括這個電路較為省電,因為它在擷取充電電容上的心電圖訊號時毋須一直啟動,另一項優點,則是它的功耗僅為150μW到200μW。 圖4 透過不同電極量測到的兩個心電圖波形 PPG可編程設計力助生物阻抗量測 在光學與生物阻抗量測方面,需用到LED驅動器來發射光線和激發電流至體內。在許多光學系統中,會用到兩種以上波長,因此晶片的多功能變得極普遍。ADPD4000具備8個輸出驅動器,其中4個通道能使用可編程輸出電流同時啟用,每個通道最高200毫安培,整個驅動器區段(Section)最多到400毫安培。視實際的組態可運用多個時槽工作,每個時槽都有自己的波長可用來量測,諸如光學心律、血氧飽和度、含水量或脫水等。時槽接收到的訊號鏈都配置一個可編程跨阻抗放大器,緊接著一個雙級拒斥模組,以用來消除環境光線產生的干擾。在傳送/接收訊號鏈的訊號雜訊比(SNR)方面,ADPD41xx系列元件最高可達100dB,因此特別適合用在對雜訊敏感的光學量測方面,例如血氧飽和度量測或血壓估算。光學系統的功耗很大程度取決於系統組態,像是取樣率與縮小取樣比率(Decimation Rate),以及採用的LED電流。另外,功耗也和使用者量測的身體位置以及膚色成比例。 許多穿戴系統也能為各種應用量測皮膚電導,其中包括像膚電活動、壓力或心理狀態監控。而為了量測電壓降系統會需要一個刺激電流,ADPD4000則可支援這種使用情境。同時可透過2或4線量測模式來設定晶片,但由於沒有內建增強形波形產生器以及DFT引擎,因此若需要阻抗頻譜,可用AD5940當作對照晶片來輔助。另外阻抗功能還可用來量測電極品質,或是偵測電極脫落的狀況。由於ADPD4xxx擁有8通道多工器,因此也支援輔助輸入,可量測電壓、電容、溫度或是系統內的動作。 穿戴裝置新元件滿足各方需求 隨著如ADPD4000/001等元件的推出,使得研發業者在開發穿戴裝置、身體貼片或藥物輸送系統時所遇到的許多挑戰都能迎刃而解。在這些使用情境中,效能、尺寸以及功耗都是關鍵。該款全新生物醫學前端元件具備高效能、雙通道感測器輸入等級、刺激通道、數位處理引擎、時序控制等元素,因此能滿足所有需求。上述元件已開始量產和供貨,而下一代商品已在2020年第一季上市。新世代元件改進了訊號雜訊比規格,並納入額外的功能,有助於進一步降低整體系統功耗。儘管功能全納入到單一晶片,但這並不會讓電子設計工程師的需求降低,因為每個系統都有自己的特性,同時還有許多參數必須逐一調校設定。 (本文作者為ADI醫療保健事業開發經理)
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艾邁斯推耳機/貼片/可穿戴裝置用血氧監測感測器

艾邁斯半導體日前推出薄型專用於血氧飽和度(SpO2)測量的感測器,為耳機、智慧手表和手環等消費性設備以及貼片和血氧儀等醫療設備提供生命體徵的遠端監控功能。 新型AS7038RB的高效能還適用於遠端診療設備的創新應用,例如用於醫院急診室中SpO2的一次性貼片和心電圖(ECG)測量,為醫療團隊和病患提供了更多彈性,可選擇在任何時間和地點使用非侵入性方法進行生命體徵測量,並立即得到結果。 實際上,越來越多的證據表明,對一些高危險患者,在呼吸困難發作之前的低SpO2現象,是COVID-19疾病的早期症狀之一。採用AS7038RB所開發的可穿戴式SpO2測量設備可以遠端使用,因此有助於治療感染SARS-CoV-2病毒的患者。 ams副總裁暨配件和可穿戴產品事業部總經理Wim Renirie表示,AS7038RB的推出標誌著ams在遠端診斷技術方面的又一次突破。ams正在與眾多夥伴積極合作,以開發用於測試和診斷COVID-19的創新解決方案。AS7038RB提供了一個額外的診斷工具,廠商可據以開發出可穿戴和一次性設備,在無需醫療人員在場情況下,就可準確、安全地監測血氧飽和度。 AS7038RB的小尺寸、整合功能和高效能訊號鏈的結合,非常適合開發空間受限消費性或醫療用健康監測產品的OEM廠商。該感測器封裝尺寸為3.70mm×3.10mm,厚度僅為0.65mm,整合了一個高靈敏度光電二極管、四個LED驅動器、一個類比前端和一個定序器,同時附帶用於SpO2和心率測量的應用軟體。類比前端還支援同時進行ECG測量,符合IEC 6060-2-47醫療標準的要求。 AS7038RB SpO2測量的準確性非常接近醫院使用的醫療級脈搏血氧儀的測量結果,部分原因是ams所開發獨特的晶圓上干擾濾波器技術。該濾光器使AS7038RB能夠捕捉590nm-710nm和近紅外(800nm~1050nm)波段所需的光訊號以進行SpO2測量,同時還能阻絕來自其他波長環境光的干擾。當與ams具備2.5mm2大感光面積的高靈敏度光電二極管結合使用時,能產出很高的光學訊噪比。此一優勢讓在光學上具有挑戰性的應用得以實現,例如一次性胸貼片,手環和智慧手表等。 AS7038RB提供多達四個外部LED驅動器,使OEM廠商可靈活地將LED放置在最適合的位置。這意謂著可以針對手腕、胸部、前額、手指等處的不同皮膚厚度和骨骼結構進行LED位置最佳化。該感測器的高靈敏度和高訊噪比使其能夠在LED發出的低光功率下有效運行。整合的LED驅動器可調節驅動電流,因此OEM廠商可以平衡系統功耗和測量能力,可有效延長耳機等設備的電池續航時間。
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OrCam邀梅西任品牌大使 致力關懷視障/推廣輔助科技

個人穿戴式AI創新品牌OrCam日前宣布全球足球傳奇巨星—梅西(Leo Messi)將成為OrCam新任品牌大使,一同致力於推廣OrCam為改善視障朋友生活而推出的創新AI科技。OrCam Technologies希望透過這次與巨星梅西的合作夥伴關係,提升人們對於全球各地視障朋友及團體所面臨挑戰的認識。 作為本次合作的環節之一,OrCam將安排足球巨星梅西與數十位來自世界各地視障朋友的見面會,參加者能夠從梅西手上獲得OrCam MyEye,這是一款能夠有效提升他們日常生活中獨立的裝置,而這次活動也將一圓他們與自己心目中足球偶像見面的夢想。除此之外,梅西未來每年也將會贈送OrCam MyEye給提供啟發性故事的視障朋友們,並且將與這些視障朋友在西班牙巴塞隆納碰面,這些人也將加入由梅西所帶領的<OrCam Dream Team>。 首場見面會於全球疫情爆發前舉行,而那次經驗也讓梅西留下深刻印象,梅西表示,當時的情緒至今仍令他印象深刻,與這些來自世界各地令人敬佩的視障朋友們會面,對其而言是非常特別且震撼的經驗。在見證他們試用OrCam MyEye後,發現OrCam MyEye對每個人而言都稱得上是能改變其一生的裝置。因此很榮幸擔任OrCam大使,為更多人帶來真正的改變。 全球大約有3億人飽受失明或不同程度的視覺障礙之苦,OrCam MyEye能夠有效且大幅度地改善他們的生活品質,而<OrCam Dream Team>的成員也都是來自世界各地的視障朋友們。 OrCam的CEO暨創始人Amnon Shashua教授表示,OrCam Dream Team的成立,對其及OrCam而言都振奮人心。OrCam一直以來所重視的,同時也是OrCam創立時的初衷,就是關於視障朋友們在生活中真正面臨到的問題與挑戰。該公司的目標是透過AI技術,在現實中實際且即時提供協助。OrCam的裝置能夠在日常生活中提供許多關鍵協助,減少生活的不便,有助於視障朋友們融入社會,特別是在教育與就業方面。OrCam的技術能夠激發使用者本身所具備的潛力,而正因為梅西象徵著個人潛力的極致展現,同時也是舉世聞名的名人典範,因此相信這次合作一定能夠觸及更多有需要的朋友。 藉由人工智慧驅動的創新人工視覺裝置OrCam MyEye,具備無線、重量輕且體積小巧等特性,能夠準確判讀印刷品資訊或電子文件,並且即時清楚地朗誦給使用者。無論報紙、書籍、電腦或智慧型手機螢幕的訊息、餐廳菜單、超市的產品標籤,以及路牌資訊都可以即時判讀。此外,OrCam MyEye還能提供即時的人臉辨識、產品資訊辨識、顏色辨別,以及鈔票辨別等功能。 OrCam MyEye可以藉由磁性吸附在眼鏡鏡框,重量僅22.5公克,易於使用且操作簡單,相當適合視障朋友使用。其搭載的人工視覺技術,讓裝置無需透過任何網路連線,只需要穿戴者透過指向手勢,或是藉由穿戴者的視線範圍來觸發,能夠做到即時回應,且又能確保隱私。 OrCam MyEye目前可支援25種語言,並在全球50個地區上市,而OrCam MyEye 2也被美國時代雜誌(TIME)評選為2019年最佳發明。
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u-blox BLE模組力助追蹤穿戴裝置運作

定位、無線通訊技術與服務廠商u-blox日前宣布,該公司的Bluetooth5模組已內建於可用來對抗全球COVID-19病毒大流行的穿戴式裝置中。Electronic Precepts公司開發的TDS-50是一款高效的追蹤解決方案,可作為手環或吊墜使用,能把數據直接儲存在裝置上並定期傳送到Web伺服器。此外,透過它具備的社交距離警示功能,如果另一位TDS-50穿戴者在2公尺的距離內停留超過45秒,裝置便會發出視覺和振動警示。從學校、到企業或機場,此裝置在各種環境中都能適用。 為了讓使用者穿戴舒適 ,TDS-50裝置需要精巧的外形尺寸。此外,還須支援超低功耗運作,以及能在長達240小時內提供被動掃描(以偵測社交距離)。因此,採用的無線通訊模組必須能完全滿足這兩個關鍵需求。由於COVID-19危機的迫在眉睫,另一個重要條件是,產品必須能盡快上市 ─ 這意味著,內建的RF元件要能夠快速、簡單地整合到設計中,而且已經通過所有必要的標準認證。 u-blox ANNA-B112便是具備這些必備特性的選擇。這是一款節省空間、高度整合、且已預先通過標準認證的系統級封裝(SiP)模組,尺寸僅6.5mm×6.5mm×1.2mm,並已針對快速開發週期進行了最佳化設計。它採用Nordic的nRF52832晶片級藍牙技術,並內建64MHz Arm Cortex-M4處理核心和512kB嵌入式快閃記憶體,支援1.4Mbit/s數據速率,耗電量低,非常適合於穿戴式應用。 Electronic Precepts執行長Jeff Singer表示,u-blox的ANNA-B112模組可滿足該公司所有的期望,以在很短的時間內推出這款追蹤裝置,並因應所需的嚴格空間和功率限制條件。TDS-50現已出貨超過一萬支,而且需求每天都在增加。同時也預見此產品在學校、企業、主題樂園、以及機場等各種環境中,都有龐大的應用潛力。 u-blox美洲銷售主管Carl Bellanca補充,與Electronic Precepts合作為我們提供了寶貴的機會,突顯出u-blox技術的所有重要特性,對眾多產業而言都是非常具有吸引力的。同時也展現了我們所提供的先進無線解決方案,具備所有必需的處理和數據儲存功能,不僅佔用空間最小,而且耗電量較低。
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生理感測搭配演算法 穿戴設備結合人工智慧再升級

根據IDC統計,2020年第一季全球穿戴式設備出貨量成長29.7%,市場對於醫療科技及個人健康管理的重視帶動穿戴式裝置設計,手表、手環以及智慧眼鏡皆陸續加入心律、血氧、睡眠等監測功能,在生理保健與記錄方面越來越全面。穿戴裝置在心律測量功能後,陸續推出血氧、血壓等生理感測項目,透過光學或電流感測晶片,量測使用者的生理數據,同時提供異常狀況示警功能,有助於追蹤管理各項疾病。 作為具保健用途的穿戴產品,量測數據的精準度便是最大關鍵,在功能眾多的前提下,顧及節約耗電的需求也是一大挑戰。各家廠商為達成提升量測精準度並兼顧低功耗,無不在其晶片設計下足功夫,並且結合人工智慧(AI)演算法,透過軟硬結合的形式優化數據品質。部分ICT業者甚至進一步取得醫療認證,布局醫材市場。本文將透過探討穿戴設備量測生理數據感測元件設計,以及量測項目之發展,透析穿戴量測技術及市場之未來趨勢。 力求產品差異化 精準量測下足功夫 穿戴式產品競爭激烈,品牌商與晶片供應商看準新興的生理感測功能,希望透過提升量測項目與精準度,達到產品差異化的目的。ams大中華區總經理李定翰(圖1)提及,ams採用光學及電學感測,加上軟體演算法,蒐集不同人種的生理數據資料,提供軟硬整合的解決方案,並依照應用端需求,如登山、居家照護、健身等情境,以精準度為首要的考量來設計晶片,提供相應的感測功能。心律感測方面,ams原本使用單一的PPG感測,目前則整合進ECG心電圖,取得心律與血壓數據後,再配合演算法提供使用者心臟症狀的預警。 圖1 ams大中華區總經理李定翰提及,ams採用光學及電學感測,加上軟體演算法,提供軟硬整合的解決方案 生理感測晶片的技術核心不離光學感測,羅姆半導體(ROHM)台灣技術中心協理林志昇(圖2)說明,感測器設計過程中,不容易兼顧耗電及取樣速度。生理量測技術在取得生命徵象數值越複雜的狀況下,需要提高取樣頻率及測量次數,以增加數據的精準度,但因此面臨功耗增加、應用裝置驅動時間減少等挑戰。另外基於感測元件的待機耗電量及使用環境的雜訊考量,在穿戴設備的感測器設計上,需考量電子元件的低耗電需求,以及對抗外在雜訊干涉及濾除。而羅姆的光學式脈搏感測元件的基本原理,是藉由綠光LED量測血液中的血紅素之移動,結合演算法支援壓力測量和血管年齡測量等生命徵象數值的計算,設計高精度且低功耗的感測器。測量脈搏時的耗電量僅為0.44mA,有助於延長應用裝置的驅動時間。 圖2 羅姆半導體台灣技術中心林志昇協理說明,感測器設計過程中,不容易兼顧耗電及取樣速度 新創公司臺醫光電則由醫材角度出發,研發反射型生理訊號感測器。臺醫光電科技行銷部經理陳婷如(圖3)表示,該感測器同樣利用光學原理,於手腕位置連續測量心跳及血氧飽和度,感測血管的收縮變化,並蒐集PPG訊號,經由微透鏡及DOE鏡片調控LED發射光進入受測組織的能量分布,增強出光效率及收光強度,減少由皮膚表面直接反射的雜光,也使得耗電量大幅降低,且不易受到運動的干擾。目前臺醫光電的智慧腕表已經商用化且通過歐盟CE、美國FDA等醫療認證,期望建立自家生態系或與其他廠商策略聯盟,在台灣的智慧醫療市場中取得一席之地。 圖3 臺醫光電科技行銷部經理陳婷如表示,感測器增強出光效率及收光強度,減少由皮膚表面直接反射的雜光 ICT業者/醫材廠商各有策略 針對ICT業者與醫材廠商在穿戴式裝置感測的布局,資策會MIC產業分析師徐文華(圖4)認為,ICT產業的生理感測產品多以消費電子為主,與醫療產業的重疊度較低,不易取得合作,因此若有意發展醫療級的穿戴式產品,可能採取合作或購併形式,其中又以美國市場私人醫院盛行,比較有機會促成科技與醫材廠商的合作。另一方面,就醫材廠商而言,醫材是剛性需求,廠商多半專注研發醫用穿戴設備,並積極通過各國醫療法規。其中糖尿病偵測為熱門的研究議題,因為糖尿病是常見的慢性疾病,而傳統的糖尿病檢測需要侵入式採集血液,便有廠商開發偵測糖尿病患者體內數據的貼片,除了能夠執行連續且非侵入式的疾病監測,還可以在患者有藥物注射需求時,直接透過貼片中的針頭為病患注射。 圖4 資策會MIC產業分析師徐文華認為,ICT產業的生理感測產品多以消費電子為主,與醫療產業不易取得合作 資策會MIC產業分析師張軒豪(圖5)觀察,現在用於健康管理的穿戴裝置,常見整合PPG及ECG,並加入身體狀況的示警功能,未來可能發展體液及眼淚的量測。雖然體液及淚液的生理感測尚在研究階段,但是體液及眼淚皆帶有大量生理資訊,若結合智慧隱形眼鏡、智慧耳環等應用,且能進一步濾除環境雜訊,便能長期、連續量測使用者的生理數據,有機會在未來取代侵入式的抽血檢查。 圖5 資策會MIC產業分析師張軒豪觀察,現在用於健康管理的穿戴裝置,常見整合PPG及ECG 穿戴裝置走向專業分工智慧眼鏡具發展潛力  綜觀穿戴式裝置的定位,徐文華表示,穿戴設備的功能發展接近小型的手機,已有廠商將行動支付、通訊及語音助理整合進穿戴設備中,下一步可能會連接家電,成為智慧家居聯網的裝置之一。而感測項目方面,未來三到五年,心臟的感測仍會發展最快,體溫感測的應用也越趨多元,除了智慧手表,還可能透過貼片或耳掛式裝置測量生理數據。 李定翰補充,很多穿戴式裝置開發初期為了與其他產品競爭,在產品中不斷增加感測器的數量,走向多功能跟高度整合的設計,未來則可能發展成高度分工的產品,依照健身、登山、高齡照護、心臟病監測等,細分不同的功能取向。 智慧眼鏡也是一個穿戴應用趨勢,李定翰指出,人類判斷情況的依據70%來自視覺,結合VR/AR的視覺眼鏡前景可期。但是產品設計上須把視覺數據轉換成有用的資訊,達到精準與有效是很大的挑戰。另外,很多大廠推出智慧眼鏡後的銷售跟測試結果,在功能方面尚未符合市場預期。就使用者需求而言,應該藉由語音辨識下達指令,結合大數據與感測器,甚至有能力執行肉眼看不到的熱感測工作,用以防止流行並傳染,才能充分發揮智慧眼鏡的優勢。 現在所有廠商都在搶攻人身產品的市場,因為戴在手上的手環跟智慧眼鏡配置的位置非常獨特,手機無法取代穿戴裝置的市場定位。而穿戴感測如何跟手機相輔相成,或是把手環跟眼鏡當作擷取生理數據的一個節點,這個節點承受的項目越齊全,或是能承受的資料輸出量及感測器的能力越好的話,對於後端的處理與使用者平台的黏著度都有良好的影響。當使用者對品牌及系統的黏著度提升,便有機會塑造影響力類似蘋果(Apple)的全球品牌。
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u-blox攜手greenTEG推體溫感測穿戴裝置

u-blox日前與開發熱通量感測器(Heat Flux Sensor)的greenTEG共同宣布,正式推出新創品牌CORE,為一款可連續且準確監測核心體溫的穿戴裝置。此裝置採用u-blox獨立式藍牙 5低功耗模組進行無線通訊,可用來追蹤使用者從家中重返工作場所的健康狀況,並能在其核心體溫突然升高時發出警報。 greenTEG公司業務和行銷副總裁Holger Hendrichs表示,人們需要一款小型、而且已預先通過認證的低功耗藍牙模組,以把整個解決方案的尺寸縮至最小,同時還要能夠提供連接性、大量的記憶體空間、以及應用所需的可靠性。在剛開始評估方案時,新品的特性看來似乎符合需求,而當發現它能透過ANT+協定與Garmin裝置介接時,由於這對該公司是一項非常關鍵的功能,所以便決定選擇u-blox NINA-B306。 CORE採用創新方法連續監測核心體溫,其準確度可媲美植入式(Ingestible)感測器。藉由貼片或皮帶把它穿戴至靠近身體,CORE利用專為該任務所設計的演算法把感測到的數據轉換為對核心體溫的估計值。 該解決方案原是為協助運動員在超級馬拉松或鐵人競賽等極端條件下進行訓練和比賽時免於體溫過高所開發,現已被重新設計以因應COVID-19(新冠肺炎)大流行帶來的新挑戰。目標客戶族群包括一般大眾、企業主,以及位處高風險族群中的個人。 而u-blox短距離無線電產品策略資深總監Pelle Svensson則對此表示,此應用展現NINA-B3系列藍牙5低功耗模組可為穿戴式應用帶來的價值,包括精小尺寸、低功耗、1MB的快閃記憶體容量,以及的Arm Cortex-M4微處理器。在此不確定和充滿考驗的時期,很高興看到u-blox技術協助人們確保安全,並希望能使疫情逐漸趨緩。
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Maxim新PMIC縮小可穿戴裝置尺寸並增電池續航力

Maxim Integrated日前宣布推出MAX77654單電感多輸出(SIMO)電源管理IC(PMIC),協助消費性產品開發人員將方案尺寸減小50%,電池壽命延長20%。這款下一代SIMO PMIC僅採用單個電感即可提供三路輸出,效率高達91%,比傳統的四晶片系統提高16%。由於方案尺寸大幅縮小,與傳統電源配置相比,系統設計者能夠在可穿戴、耳戴式及其他小尺寸消費性產品中整合更多功能。對於緊湊型消費類產品,設計者在追求更小方案尺寸的同時,還必須考慮延長電池壽命(或縮小電池容量),以及減少發熱和雜訊。 MAX77654 SIMO PMIC利用單轉換器和單電感架構取代3路升/降壓轉換器及3個電感,説明系統設計者克服空間受限的挑戰。該元件還取代了2路LDO/負載開關、1個電池充電器以及附加無源元件,使方案尺寸減小50%。MAX77654的工作效率可達91%,電池壽命延長20%,大幅提升終端使用者體驗。元件的關斷電流低於500nA,5路調節器僅消耗6µA電源電流,使設計者能夠為低功耗消費類產品添加更多功能。相比單電感系統電源配置,MAX77654具有較低發熱,可將系統電路板的溫度降低20°C以上。此外,SIMO PMIC還提供較小的輸出電壓紋波(低於20mVp-p),適用於雜訊敏感的電源設計。
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貿澤供貨Bosch BMA400三軸加速度計

半導體與電子元件的授權代理商貿澤電子(Mouser Electronics)即日起開始供應超低功耗的Bosch BMA400三軸加速度計。獲得2018年CES大展獎項肯定的BMA400加速度計消耗的電流只有其他類似加速度感測器的十分之一,可在出色效能與低耗電量之間取得絕佳平衡,領先全業界。BMA400加速度計適用於需要隨時開啟電池系統的裝置,是物聯網(IoT)和穿戴式應用的最佳選擇。 貿澤電子供應的Bosch BMA400三軸加速度計可偵測傾斜、方向和單擊/雙擊,同時整合隨插即用的活動辨識踏步計數器。加速度計的輸出資料傳輸率(ODR)介於12.5Hz至800Hz,低通濾波器最低至3.2µA,頻寬可選擇0.48×ODR或0.24×ODR。裝置的供應電壓範圍介於1.71V至3.6V,具備12位元的數位解析度。BMA400加速度計在雜訊效能和耗電量上具備高設定能力,可讓設計人員輕鬆將裝置整合到隨時開啟的低功耗系統中。 BMA400三軸加速度計尺寸為2.0mm×2.0 mm×0.95 mm,適合用於穿戴式裝置,能為健身手環和智慧型手錶加入活動追蹤和計步等功能,也適用於室內空調系統和保全系統等智慧家庭應用。這款高效能的加速度計能偵測隨機震動和玻璃碎裂等緊急狀況之間的差異,可協助避免誤報。Bosch的低功耗BMA400加速度計也能在工業應用中用於預測性維護和包裹追蹤。
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ST/Fidesmo合作開發支付系統晶片完整方案

意法半導體(STMicroelectronics, ST)與非接觸式服務開發商、萬事達卡(MasterCard)認證供應商Fidesmo,合作開發出一個適用於智慧手表等穿戴式技術的安全非接觸式支付NFC整體解决方案。 該非接觸支付系統晶片(System-on-Chip, SoC)完整方案搭載意法半導體STPay-Boost IC晶片,可保護交易安全的硬體安全元件與非接觸式控制器,其採用意法半導體專有之負載調製加強型傳輸技術,即使在金屬材料製成的設備中也能維持可靠的NFC連接。單晶片封裝讓這款晶片可簡易安裝到穿戴式設備中。 Fidesmo的MasterCard MDES標記化平台讓使用者可裝載支付交易所需的個人數據,進而完善解决方案的功能。簡便的空中下載(Over-The-Air, OTA)技術,讓安全元件個人化變得易行而無需使用任何特殊設備。 意法半導體安全微控制器部行銷總監Laurent Degauque表示,STPay-Boost採用意法半導體安全元件,還有性能強化的非接觸式通訊技術,符合穿戴式設備的設計限制要求。Fidesmo的個人化平台是打造一個支付整體解决方案的關鍵組件,其可以讓設備商直接使用,並最大限度降低工程開發和認證的流程。 Fidesmo執行長Mattias Eld則表示,依托輕量纖薄且傳輸性能化強的安全元件,與意法半導體的合作爲Fidesmo開闢了一個新市場,並爲客戶擴大選擇範圍。
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