【原创深度】可穿戴设备如何历经人体磨难而保持正常?(一)

作者:Robert Huntley 贸泽电子

在工程师的眼里人体是一项 杰作,它可以承受瞬间升高的温度、刺骨的寒风,可以暴露在水中,承受擦伤和剧烈运动。人类的身体适应了我们对于冒险的追求,适应了我们对在不断变化的气候和环境中生存的渴望。

无论什么样的冒险者——无论他是超级马拉松运动员、高山攀登者,还是石油钻井平台上的工作的深海潜水员——人类的努力无不令人惊叹。通过人类的思维我们发明了一系列技术来支持我们每一步的行动,拯救生命,利用我们所知的可穿戴设备来每时每刻的监控我们的身体状况。

在本文中我们将介绍可穿戴设备是如何经受住我们身体严酷考验的,以及这些设计时如何快速调整,从而保证无论我们想去哪里或者需要去哪里,我们的技术都能与我们同在。

可穿戴技术的发展史

尽管科技在过去20年间飞速发展,但可穿戴技术的发展要比大家想象的要早得多,比如眼镜是在1286年发明的。维多利亚人(以爱发明著称)在19世纪设计了一顶装有空调的大礼帽,还在1890年设计了一件用电照明的连衣裙。但直到20世纪可穿戴技术才真正变得成熟。

飞利浦公司和李维斯公司在2000年合作创造了“ICD+”品牌,这是一款外套,内部设计了很多有线接口可以用来连接一系列的便携式电子设备。中央控制模块(CCM)连接所有设备,能够让穿戴者在手机、MP3以及耳机之间进行切换,从而控制它们各自的功能。在人体出汗的时候这件外套要能够经受住从内到外的温度变化,从而提供降温效果。在天气波动的时候外套也要能够感受温度的变化,虽然不太可能有人把这种产品推销给珠峰的登山者,但这样的设计才能确保产品既实用又时尚。

如今可穿戴设备已经无处不在,预计到2020年可穿戴设备的销量将超过1.7亿。每次我们将Fitbit智能手表戴在手腕上或者佩戴Apple Watch时,我们都在要求这项技术能跟随我们到任何地方,经受住我们所做的事情,在人类和电子工程史上从没涉及的地方发挥作用。设计师不仅要确保他们的设备能够正常工作,还要确保在极端环境下也能够正常运行。

干旱的地区

每个星期都有关于人类挑战极限的报道,在这个星球上没有什么比酷热和严寒更折磨人的了。加州的死亡之谷是世界上最热的地方,1913年温度甚至达到了56.7℃,这超出了人类生存的极限。现在该地区夏天经常保持的温度是47℃,但是我们人类决定挑战自己,在这一地区举办了被称为“世界上最艰难比赛”的恶水超级马拉松(Badwater Ultramarathon),这无疑不让人振奋,在这段217公里的赛程中很少有人能够跑完全程,记录上显示最快的选手在35小时内跑完了全程。令人惊讶的是在这30年的比赛中没有人在这条赛道上丧生,但是它仍然被视为耐力和生存能力的终极考验之一。

参赛的选手都有工作人员提供安全保障,提供水和医疗救援,跑步者不仅要在这种极端的挑战中生存下来,佩戴的技术也要过关,汗水、沙子、压力和酷热都为制造商提供了测试可穿戴设备的终极环境。同样科学家们将参赛者作为研究对象来了解人类耐力的极限——比如2008年的一项研究观察了运动员的水分循环。

从工业设计的角度来看,面临的挑战是保持可穿戴设备的形式和功能,使其不能够太重、体积不要太大、用户操作不复杂,而且能够很好的展现其用途。即使是步数计数器这样简单的任务,工程师也要确保设备屏幕在明亮的阳光下可以看得清,确保表带不会被灰尘颗粒侵蚀,确保按钮即使有汗水和污垢的情况下正常工作。一款复杂的电子可穿戴设备需要足够坚固,防止灰尘和汗水进入内部,要做到这些事情不能妨碍运动员的注意力。

日常工作

当然不仅仅是超级运动员会让他们的身体和设备承受压力,人们每天上下班都要佩戴可穿戴设备,行走一万步,每天都要和同事们在一起,这些都给他们的身体和可穿戴设备带来了压力。

想想看我们每天带着Fitbit智能手表洗碗或者上厕所后洗手,我们一天会把水溅到手上好多次,工程师们都会知道这一点,因此即使那些声称不完全防水的产品,我们也要努力创造一定程度的防水功能。

我们的香水、润肤水、护手霜和化妆品都会导致污垢积聚,影响可穿戴设备的传感器。把手伸进橱柜、接孩子或者用吸尘器打扫家务,这些都会让我们的手腕受到碰撞,也就会让我们的可穿戴设备受到震动。当我们进行体育运动,在一场网球比赛或健身课上挥汗如雨时,我们要确保健康追踪器要必须强健耐用才能够适应我们的生活方式。考虑到现在大多数健身追踪器都包括心率监测,让一个光电二极管探测器和发光二极管(LED)组件靠近身体时,没有灰尘和汗水是非常重要的,当然这只是工程师面临众多微小挑战之一。

精彩内容未完待续。。。敬请关注人体:世界上最复杂的环境(二)

原文链接:
https://www.mouser.com/applications/human-body-harshest-environment/

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