Manapság a hordható eszközök technológiája emberéleteket menthet. Az okosórák nemcsak abban segítik az embereket, hogy fittek maradjanak, hanem értesítenek az orvosi vészhelyzetekről, és tájékoztatnak a felhasználó egészségi állapotáról, hogy megelőzzék a betegségeket. A Wireless Quarter* szerint világszerte 325 millió ember használ hordható eszközöket.

Ebben a cikkben a hordható eszközökkel foglalkozunk, és arról is szó lesz, hogy hogyan fejlődtek az egy évtizeddel ezelőtti tevékenységkövetőkből a betegségek megelőzését segítő fejlett készülékekké. Központi témáink a hordható technológia működése, az, hogy milyen alkatrészekre van szüksége, és hogyan forradalmasítja az egészségügyi ágazatot. Az iparág vezető márkáit is kihangsúlyozzuk, köztük a Nordic Semiconductor vállalatot, amely a legújabb, legfejlettebb hordható eszközök alapját képező kettős processzort gyártja.

A hordható eszközök szerepe az egészségügyi állapot kimutatásában

Az IoT fejlődésével a hordható eszközök képesek nyomon követni a páciens élettani adatait, például a véroxigénszintet, a pulzusszámot, a szaturációt, a légzésszámot és a hőmérsékletet.

Népszerűségük egyre nőtt a fitnesz ágazatban, és nagyon fontos szerepük lett a Covid-19 elleni küzdelemben. Így az orvostudomány egyre nagyobb érdeklődést mutat a hordható technológia iránt, amely lehetővé teszi az orvosok számára, hogy bizonyos időtartamig a kórházon kívülről figyeljék a betegeket különféle betegségek miatt. A hordható eszközök ma már fontos szerepet játszanak számos egészségügyi állapot megelőzésében és ellenőrzésében, mint például a cukorbetegség, magas vérnyomás és alvási apnoe, valamint neurokognitív betegségek, mint a Parkinson- vagy Alzheimer-kór.

Ezek az eszközök javítják a kommunikációt a beteg és az orvos között, akinek korábban a betegek vizsgálatát az orvosi kartonra és a kórtörténetre kellett alapoznia. Az orvosok és más egészségügyi szolgáltatók felhasználhatják a bőséges adatmennyiséget korai diagnózis felállítására, a betegek távoli nyomon követésére és a gyógyszeres kezelés betartásának biztosítására.

A hordható eszközök mögött rejlő technológia – az AI és az ML

A legújabb viselhető eszközöket SoC-k (System-on-a-Chip, egylapkás rendszer), SiP-ek (system-in-a-package, egytokos rendszer) és a gépi tanulás (ML) algoritmusai működtetik, amelyek segítenek a legösszetettebb orvosi hordható eszközök felépítésében. A peremeszközöket használó számítástechnika révén a viselhető készülékeket úgy tervezték, hogy jelezzék a mögöttes egészségügyi problémákat, és olyan információkkal látják el az orvosokat, amelyek a gyors klinikai döntések meghozatalához szükségesek.

Az olyan peremeszközökön, mint például a hordható eszközökön végzett számítástechnika egyre nagyobb energiahatékonyságú és hatású, miközben az algoritmusok korszerűbbek és energiaoptimalizáltabbak. – Peter Myhre, a Nordic Semiconductors termékmarketing igazgatója

A hordható technológiában alkalmazott alkatrészek

Az okos hordható eszközök számos technológiát használnak, például szenzortechnológiát, megjelenítési technológiát, chiptechnológiát, vezeték nélküli kommunikációs technológiát, adatszámítási és -feldolgozási technológiát, teljesítmény-tartóssági technológiát, adatinterakciós technológiát stb.

Így az ilyen eszközök tervezése problémás lehet, különösen azért, mert az emberi test dinamikus, ezért a hordható rendszereknek szilárdnak, alkalmazkodóképesnek és ideális esetben moshatónak kell lenniük, ha ruházatba és kiegészítőkbe vannak beépítve (vagy legalábbis levehetőnek).

Ezért a tervezés a szenzorintegrációra, a miniatürizálásra és a multifunkcionalitásra összpontosít. A hordható eszközökben gyakran használt alkatrészek közül néhány:

Érzékelők

Az érzékelők minden hordható eszközben megtalálhatók, betekintést engedve az aktivitásba és az élettani paraméterekbe. A felhasználó tisztában lehet általános egészségi és fittségi állapotával azáltal, hogy képes mérni a létfontosságú adatokat, beleértve a vér oxigénszintjét, a testhőmérsékletet és a pulzusszámot.

Különböző típusú érzékelőket használnak a hordható készülékekben:

• Nyomásérzékelők
• Páratartalom érzékelők
• Helyzetérzékelők
• Hőmérséklet érzékelők
• Piezo film érzékelők
• Erőérzékelők

A hordható technológia növekedésével egyre nagyobb az igény a pontosabb, kompaktabb és megbízhatóbb érzékelő technológiák iránt. Ezért a gyártók fejlettebb technológiai megoldásokat terveznek.

Például egy lengyel orvosi startup vállalat, a Warmie a Nordic Semiconductor nRF52810 egylapkás rendszerével működtetett érzékelőt fejlesztett ki, amely lehetővé teszi az eszköz számára, hogy a test több részét mérje fel, és tájékoztassa a felhasználókat vagy az orvosokat a lehetséges egészségügyi problémákról.

Egy további márka a TE Connectivity, amely hordható eszközökhöz és okosórákhoz alkalmas érzékelőket gyárt. A TE Connectivity világelső az innovatív szenzormegoldások terén, olyan alkatrészeket biztosítva, amelyek már jelen vannak a népszerű karpántokban, órákban és okosruházatokban.

Kapcsolók

A kapcsolók olyan alkatrészek, amelyek az áramkörön átfolyó elektromos áram mértékét szabályozzák. Ezek nélkülözhetetlen alkatrészek, amelyek a hordható technológia beviteli eszközeként hasznosíthatók. Bemeneti eszközként használhatók egy eszköz működésének vezérlésére, bár gyakrabban használják a berendezések bekapcsolására.

Kulcsfontosságú, hogy a tervezési fázisban gondosan válasszuk ki a megfelelő kapcsolót, mivel a hordható eszközök esetében korlátozott hely áll rendelkezésre. A kapcsolók többsége érintőkapcsoló, de a tervezési követelményektől függően függőlegesen vagy ferdén is elhelyezhetők.

Az RND olyan érintőkapcsolókat kínál, amelyek kicsi, hordható kialakításúak, és megfelelőek a billentyűzetekhez és a nagy sebességű adatátviteli berendezésekhez. Ha oldalsó kapcsolókat keres, az Omron mosható DIP-kapcsolókat biztosít, amelyek alkalmasak kisméretű, számítógépes és kézi eszközökhöz.

Passzív alkatrészek

A passzív alkatrész olyan elektronikus berendezés, amelynek működéséhez elektromos áramra van szükség. Attól függően, hogy egy elektromos áramkörben hogyan fogják használni, az alkatrész ezután felszabadítja, elnyeli vagy megtartja az energiát. A passzív alkatrészek leggyakoribb típusai az ellenállások, a kondenzátorok és az induktorok.

A Vishay professzionális vékony rétegű chip ellenállásokat gyárt, amelyek ideálisak a modern precíziós elektronika legtöbb ágazatában, ahol a stabilitás és a megbízhatóság kulcsfontosságú szempont. Alkalmasak precíziós vizsgáló- és mérőberendezésekhez, például olyan nem kritikus orvosi berendezésekhez, mint a hordható eszközök.

Félvezetők

A félvezetők képezik a hordható technológia agyát; értelmezik az érzékelőkből vagy más bemenetekből származó adatokat, és használható eredményt nyújtanak. A hordható termékek üzletágának bővülését nagyrészt a félvezető ágazat fejlesztései gyorsították fel. Az olyan eszközök, mint a mikrokontrollerek, diódák, tranzisztorok és időzítők/számlálók kritikus fontosságúak a beágyazott rendszerek megfelelő működéséhez.

Például a rendkívül érzékeny diódák használata lehetővé teszi a biometrikus megfigyelést, például a véroxigénszint és a pulzusszám mérését. A Vishay PIN fotodióda alacsony profilú felületre szerelt eszköz (SMD) látható és infravörös közeli sugárzás érzékeléséhez való, 5,4 mm2-es érzékenyterületet biztosító chippel együtt.

A hordható eszközök, például okosórák, gyűrűk vagy fejhallgatók általi biometrikus monitorozás különböző hullámhosszú emittereket használ, amelyek rendkívül érzékeny fotodiódákkal párosulnak, hogy teljesítsék a pulzusszám-figyelés (HRM) és a véroxigénszint mérésének feladatait (SpO2) Forrás: Vishay

Különféle, alacsony feszültségen működő, új óraoszcillátorokat fejlesztett ki az IQD, a Würth Elektronik eiSos Group részlege, amely lehetővé teszi a rendszertervezők számára, hogy megosztott tápsínnel rendelkező rendszereket hozzanak létre. Ahogy az új dizájnok egyre kisebbek és kisebbek lesznek, megfelelnek a hordható eszközökhöz.

Például az IQXO-691 sorozat oszcillátorai tökéletesek olyan kialakításokhoz, ahol elengedhetetlen az akkumulátor élettartamának növelése, mint például a hordozható tesztberendezések, az USB interfész, a WLAN és a hordható alkalmazások.

Csatlakozók

A hordható technológiában a csatlakozók használhatók antennákhoz, érzékelőkhöz, tápellátáshoz, akkumulátor-csatlakozásokhoz, kártya-kártya, vezeték-kártya csatlakozókhoz és cserélhető memóriaeszközökhöz. Perifériákat kapcsolnak az elsődleges eszközhöz, és megkönnyítik az egyszerű javításokat abban az esetben, ha valamelyik alkatrész meghibásodik.

A Molex USB 3.1 Type-C csatlakozójával Ön a kiváló megbízhatóság előnyeit élvezheti, és nagy tartósságot biztosít, valamint elkerülheti a csatlakozókkal való visszaélés okozta károsodást a középső lemezes csatlakozónyelv kialakításának köszönhetően. Úgy tervezték, hogy robusztus és megbízható teljesítményt nyújtson a hordható eszközök, a tárgyak internete és más nagy sebességű adatátviteli I/O alkalmazások számára.

RF és antennák

A fejlett hordható eszközök többsége be van építve az IoT-be, és az RF technológiától függően antennákat igényel. Az antenna lehet a NYÁK-ba bekötött SMD antenna, vagy rendkívül ritka esetekben egy külső antenna.

Bármilyen eszközkonfigurációhoz többféle többsávos antenna közül választhat, különböző típusú antennák, RF és kommunikációs modulok léteznek, például a GPS/GNSS antennák növelik a vezeték nélküli kapcsolatok helymeghatározásának megbízhatóságát.

Tápellátás

Ezenkívül a legtöbb hordható eszköznek szüksége lesz tápcsatlakozóra az akkumulátor töltéséhez, valamint egy akkumulátorcsatlakozóra, például egy gombelemtartóra vagy egy 2 vagy 3 vezetékes LiPo akkumulátor terminálra. A hordható eszközök többsége USB-csatlakozókat használ a töltéshez, míg esetenként a gyártók saját exkluzív csatlakozót készítenek.

Fejlesztőkártyák

A kis méret miatt a hordható NYÁK szabványai eltérnek az általánosan használt nyomtatott áramköri lapoktól. A megfelelő nyomtatott áramköri lap kiválasztása előtt számos tényezőt kell figyelembe venni, például a lap felületi anyagait, az RF/mikrohullámú tervezést és az RF átviteli vonalakat. Szerencsére vannak olyan gyártók, amelyek hordható technológiához alkalmas kártyákat terveznek.

A Nordic Semiconductor nRF5340 egylapkás rendszere a hordható eszközök fejlesztői számára egy nagy teljesítményű alkalmazásprocesszort, valamint egy teljesen programozható, rendkívül alacsony fogyasztású hálózati processzort biztosít. A processzor kettős kialakítása révén ideális bonyolult IoT-alkalmazásokhoz, például egészségügyi készülékekhez. A biztonsági funkciók, a gépi tanulás és a mesterséges intelligencia (MI) képességek segítségével könnyebben kezelhető a modern hordható eszközök által biztosított folyamatos adatfolyam.

A Nordic Semiconductor mellett más márkák is kínálnak viselhető termékeket. Tekintse meg az alábbi ajánlott termékeinket, amelyeket közvetlenül a Distrelec webshopból meg is vásárolhat.

Ajánlott termékek

Tactigon vezeték nélküli, hordható fejlesztőpanel mozgásérzékelővel, Next Industries

A Tactigon One egy programozható panel a mozgásrögzítéshez, GPS-nyomkövetéshez, nagy pontosságot igénylő 3D gesztusvezérléshez és rezgésmérésekhez. Az Arduino SDK-nak köszönhetően gyors programozást és végrehajtást tesz lehetővé, amely ideális az IoT alkalmazásokhoz, a hordható eszközökhöz és a mesterséges intelligenciával (MI) kapcsolatos projektekhez.

Hordható elektronikus platform, Adafruit

GEMMA, egy teljesen működőképes platform a hordható elektronikához. Ez egy kör alakú, varrható mikrokontroller, amely Arduino-val működik, és hihetetlen hordható projektek meghajtására készült.

LilyPads, SparkFun

A SparkFun LilyPads termékei hordható e-textilek, amelyeket nagy csatlakozópárnákkal láttak el, hogy ruházatba varrhatók legyenek.

*Forrás: “Alive & Ticking: Advanced Wearables Better Health Outcomes” , Wireless Quarter, 2022/1. lapszám.

GYIK

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!

The post A fejlett viselhető készülékek fejlődése appeared first on Műszaki Magazin.

Ötmillió szenzor naponta

Húsz szenzor egyetlen okostelefonban? Igen! Sőt, egy elektromos autóban akár több száz is lehet belőlük! Ezekből az apró érzékelőkből naponta közel ötmillió, éves szinten mintegy másfél milliárd darabot gyárt a nemzetközi Bosch csoport, és folyamatosan dolgozik a fejlesztésükön is. Ez még csak a jelen, előrejelzések szerint 2030-ig a félvezetők piaca megháromszorozódhat – derül ki egyebek mellett a Bosch Magyarország Podcast legfrissebb adásából, melyben Csikósné Dr. Pap Andrea Edittel, az Óbudai Egyetem Kandó Kálmán Villamosmérnöki Kar oktatási dékánhelyettesével és Mezősi Norbert gépészmérnök-közgazdásszal, a magyarországi Bosch csoport szenzorok tervezésében részt vevő csoportjának vezetőjével Tóth Edit, a Robert Bosch Kft. kommunikációs és kormányzati kapcsolatok osztály digitális menedzsere beszélget.

Piaci robbanás előtt az okosszemüvegek

Az érzékelők egyre kisebbek, egyre gyorsabbak, és egyre több lesz belőlük az eszközeinkben. A járművekbe, fülhallgatókba beépített okosszenzorok után, a Bosch szakértője szerint, a következő piaci robbanást az okosszemüvegek térnyerése hozhatja el. Várhatóan széles körben népszerűvé fog válni például, hogy vezetés közben a szenzorokkal felokosított szemüvegünk fejmozdulatainkat követve megmutatja a helyes útirányt vagy a veszélyes helyzeteket. De a főzés szerelmeseinek is könnyebb dolga lesz, hiszen ezzel az eszközzel a hozzávalók adagolása, a mennyiségek kimérése, tehát az étel elkészítése is egyszerűbbé válik.

Szenzorok forradalmasíthatják az ingatlanpiacot is

Személyes kényelmünk és biztonságunk növelése mellett az új generációs szenzorok a kereskedelmi és üzleti világot is alapjaiban átalakíthatják. A szenzorok ezreinek segítségével automatizált óriásraktárak után jöhetnek az intelligens bevásárlókocsik, amelyek maguktól olvassák le a termékek vonalkódját, ezzel jelentősen felgyorsítva a bevásárlás folyamatát. A Bosch által nemrég bemutatott légszennyezettség-mérő optikai szenzor pedig, ha beépül a hétköznapi mobileszközökbe, akár az ingatlanpiacot is feje tetejére állíthatja a bárki számára gombnyomásra elérhető helyi légszennyezettségi adatok révén – véli a Bosch szenzorfejlesztési szakértője.

911: Életmentő érzékelők

Az életmentésben és a katasztrófaelhárításban is aktív szerep jut a legújabb szenzoroknak, hiszen az Egyesült Államokban a 911-es segélyvonalra érkező hívások esetén a telefonokba épített légnyomásszenzorok adatai alapján a diszpécserek nemcsak azt látják, honnan érkezik egy segélykérés, hanem azt is, hogy melyik emeletről. Ez a tudás nemcsak a felhőkarcolóknál, de akár hagyományos lakótelepeken is életmentő lehet.

Sebkötözés okosan

Az egészségügy is több területen épít az érzékelők nyújtotta információkra. A vérnyomást, szívritmust mérő okosórák ma már hétköznapi megoldások, de talán kevesen hallottak a sebkötözéskor használt pólyákba integrált speciális szenzorokról, amelyek a pH-érték érzékelésével a sebgyógyulási folyamatokat is képesek követni – erről is szó esik a Bosch podcastjában.

Testünkbe épített érzékelőké a jövő?

A jövő egyértelműen a kvantumszenzoroké, amelyek a jelenlegi mérési pontosság ezerszeresével bírnak – derül ki a Bosch podcastból. Ez teszi majd lehetővé például, hogy idegrendszerünk működését is lekövessék, és a tudományos megismerés mellett akár komoly betegségek diagnózisát, célzott kezelését is támogassák. Az új típusú kvantumszenzorok apró méretüknél fogva akár testünkbe épített implantátumként is működhetnek. Az orvosi előnyök mellett azonban – ahogy a Bosch podcast szakértőiben, úgy vélhetően a hallgatókban is – felmerül a dilemma, hogy ezt a futurisztikus lehetőséget a fejlődés új távlataként vagy inkább óvatossággal, távolságtartással fogadjuk-e.

Bosch Magyarország Podcast: technológiáról közérthetően

A Bosch Magyarország Podcast negyedévente jelentkezik az innováció és a kutatás-fejlesztés legaktuálisabb témáival, szakértő vendégek segítségével közérthető válaszokat keres a jövő technológiájának legégetőbb kérdéseire. Aki többet is megtudna az érzékelők jövőjéről és meglepő felhasználási módjairól, illetve szeretne képbe kerülni, hogy itthon hol tanulható és kamatoztatható a szenzortechnológiai szaktudás, a válaszokat meghallgathatja, sőt meg is nézheti a Bosch Magyarország Youtube, Spotify, Apple Podcasts, Google Podcasts és Simplecast podcast-csatornáin.

Ha feliratkozik a Műszaki Magazin Hírlevelére, sosem marad le a híreinkről! További friss híreket talál a Műszaki Magazin főoldalán! Csatlakozzon hozzánk a Facebookon is!

The post Szenzorforradalom! Áldás vagy átok? appeared first on Műszaki Magazin.

A kereskedelmi forgalomban jelenleg elérhető eszközök általában a hangok felerősítésével, vagy fényekkel igyekeznek magukra vonni a siketek és nagyothallók figyelmét. Az egyedül élő siketnémáknak különösen gondot okoz, hogy valahogyan meghallják, ha valaki kopog, vagy csenget. Nem beszélve az olyan kritikus helyzetekről, mint a csecsemősírás, füst- vagy tűzriadó. Ha nagyon hangos csengőt szerelnek fel, az zavarhatja a szomszédokat, ráadásul a halláskárosultság egy fokán túl ez sem jelent megoldást. A villogó lámpák esetén pedig semmi garancia nincs arra, hogy éppen látja is azt a hallássérült személy.

A Nold Technologies Kft. új fejlesztése egy karkötőből áll, mely különböző szenzorokkal áll összeköttetésben, amiket tulajdonosa elhelyezhet lakása, munkahelye, vagy aktuális tartózkodási helye különböző pontjain. A L-Arm névre hallgató karkötő rezgéssel értesíti tulajdonosát a szenzorokból érkező impulzusokról. A legfrissebb szabványú bluetoothos technológiának köszönhetően ezek a perifériák akár több tíz méteres távolságból is tudnak jelzést küldeni a karkötőnek. A szenzor erősíthető ablakra, bejárati ajtóra, tűzriasztóra, vonalas készülékhez, ébresztőórához, tehát általában minden olyan eszközhöz, aminek jelzései létfontosságúak lehetnek felhasználója számára. Az eszközök jelzéseit mobiltelefonos applikációval is nyomon lehet követni, valamint itt szabályozható az egyes szenzorok érzékenysége a különböző szintű zajokra, legyen az gyereksírás, sziréna, vagy csak kopogás. Az appban a szenzorok töltöttsége is nyomonkövethető, illetve a tervek szerint később az idősek egyéb igényeit is kiszolgáló funkciókkal (vészhelyzeti riasztás, elesés-figyelés) bővíthető.

A L-Arm prototípusának tökéletesítésére a Nold Technologies 28 millió forint támogatást nyert el a Versenyképes Közép-Magyarország Operatív Program (VEKOP) 2.1.7-es kiírásán. A fejlesztés a Siketek és Nagyothallók Országos Szövetségének jóváhagyó támogatását is élvezi, és várhatóan jövőre kerülhet kereskedelmi forgalomba.

A fejlesztésért felelős Nold Technologies a rövid hatótávolságú mikroelektronikai háztartási eszközök piacán már ismert szereplő. A mobiltelefonnal vezérelhető okos kapunyitójuk nem csak Magyarországon, hanem világszerte számos felhasználóval büszkélkedhet, köszönhetően a külföldi versenytársakénál sokkal biztonságosabb felhőalapú kódolásának. A most támogatást nyerő L-Arm esetében is a bluetooth kommunikáció területén szerzett fejlesztői tapasztalat nyomott igazán a latban. Eredetileg a fejlesztő csapat egyik tagja szeretett volna édesanyjának olyan készüléket szerezni, ami a nagyothalló hölgy hétköznapi kényelmetlenségein segítene. Miután sem a boltokban, sem az interneten nem talált olyan eszközt, ami az elvárásait tökéletesen kielégítő megoldás lehetett volna, akkor merült fel benne annak lehetősége, hogy fejleszt erre egy új koncepciót. A csapat arra jött rá, hogy nem a felhasználóhoz érkező zajokat kell felerősíteni, hanem a felhasználó fülét kell a kis szenzorok segítségével virtuálisan a legfontosabb zajforrások közelébe vinni.

A L-Arm prototípus megalkotásába ölt energiát eddig a Nold fedezte, de elképzelésük szerint idővel többszörösen megtérül mind a saját ráfordításuk, mind a bevont VEKOP forrás. A viselhető innovatív egészségügyi eszközök – a szakmában csak „wearables”-nek becézett kütyük – szegmense jelenleg az egyik legforróbb területe a technológiai innovációnak és az azokat támogató kockázati tőkének. A fitneszkarkötők, okosórák az elmúlt években a sportcélú funkcióktól az egészségvédelmen át a személyi biztonságig számos új tudással bővültek. Az egészségügyi célú viselhető eszközök éves összforgalma az Allied Market Research előrejelzése szerint a 2015-ben mért 20 milliárd dollárról 2022-re 60 milliárd közelébe érhet, és akkorra a csuklón viselhető megoldások a teljes forgalom kétharmadát fogják kitenni. A speciális igények kiszolgálásával egy-egy réspiacon meghatározó szereplővé válva pedig hosszú évekre biztosíthat sokszoros versenyelőnyt magának akár egy kis magyar fejlesztőcég is – vagy szállhat ki busás megtérüléssel, amennyiben felvásárolja licenszeit a globális márkák egyike.

The post Új magyar fejlesztés segítheti a hallássérülteket a tájékozódásban appeared first on Műszaki Magazin.