【導讀】談及可穿戴技術時
，人們首先能想到的就是類似手表的小玩意。然而，還有許多其他技術工具滿足可穿戴設備的標準。

從曆史上看
，這項技術常常用於保護個人、增強感官能力以及彌補局限性。不過，現代可穿戴設備正在拓寬人類在改善、健jian康kang和he健jian身shen方fang麵mian的de視shi野ye。目mu前qian，專zhuan注zhu於yu健jian康kang管guan理li和he數shu據ju可ke及ji性xing的de可ke穿chuan戴dai技ji術shu層ceng出chu不bu窮qiong。然ran而er
，可ke穿chuan戴dai技ji術shu的de下xia一yi階jie段duan將jiang超chao越yue基ji本ben的de醫yi療liao監jian測ce

，而er是shi支zhi持chi人ren工gong增zeng強qiang功gong能neng。

讓我們從早期的可穿戴設備開始探索可穿戴技術。

早期的可穿戴設備

雖然今天的許多可穿戴設備通過手表、戒指
、吊墜
、腕wan帶dai和he植zhi入ru物wu等deng形xing式shi來lai追zhui求qiu時shi尚shang和he舒shu適shi
，但dan早zao期qi的de產chan品pin並bing沒mei有you將jiang舒shu適shi和he便bian利li作zuo為wei主zhu要yao考kao量liang。幾ji千qian年nian前qian，士shi兵bing的de頭tou盔kui被bei認ren為wei是shi一yi種zhong高gao科ke技ji設she備bei
，因yin為wei它ta可ke以yi讓rang士shi兵bing在zai遭zao遇yu頭tou部bu撞zhuang擊ji後hou幸xing存cun下xia來lai，而er不bu是shi在zai沒mei有you保bao護hu的de情qing況kuang下xia戰zhan死si。甚shen至zhi眼yan鏡jing也ye曾zeng是shi某mou些xie時shi代dai的de可ke穿chuan戴dai設she備bei，因yin為wei它ta提ti高gao了le學xue習xi以yi及ji為wei社she會hui做zuo貢gong獻xian的de能neng力li。

盔甲和眼鏡被認為是被動的可穿戴技術，與此同時機械化的可穿戴設備也推動了社會的進步。機械化可穿戴技術在16世紀早期隨著懷表的誕生而興起
，為工業應用和普通人提供了方便和準確的時間計量方法——這種方法對調度和製造非常重要（現在仍然如此）。通tong過guo這zhe項xiang新xin技ji術shu，從cong冶ye煉lian金jin屬shu到dao麵mian包bao烘hong焙bei等deng各ge種zhong工gong藝yi都dou可ke以yi做zuo得de更geng精jing確que。腕wan表biao的de問wen世shi為wei更geng多duo人ren帶dai來lai了le這zhe樣yang的de便bian利li。現xian代dai技ji術shu建jian立li在zai這zhe些xie進jin步bu的de基ji礎chu上shang，並bing將jiang可ke穿chuan戴dai技ji術shu提ti升sheng到dao了le新xin的de水shui平ping。

我們來看看當今的可穿戴設備達到了怎樣的水平。

當今的可穿戴設備

與靜態裝甲或機械化技術的例子不同
，當今的可穿戴設備都是電子設備。由於諸如微處理器
、顯示器和傳感器等器件的低成本大批量製造，越來越多的人現在能夠以相對較低的成本，更加容易地享受這些設備帶來的優勢。

許xu多duo現xian代dai可ke穿chuan戴dai設she備bei用yong於yu健jian康kang和he健jian身shen，還hai有you些xie設she備bei提ti供gong了le信xin息xi技ji術shu和he通tong信xin的de無wu縫feng接jie入ru。這zhe兩liang種zhong用yong途tu都dou得de到dao了le積ji極ji的de推tui廣guang，曾zeng經jing的de機ji械xie腕wan表biao也ye被bei設she計ji成cheng有you現xian代dai化hua的de顯xian示shi屏ping和he觸chu摸mo屏ping，從cong而er變bian得de更geng美mei觀guan。

知名電子製造商製造的手表可提供易於閱讀和定製的時間與日期顯示
、日曆提醒
、消(xiao)息(xi)提(ti)醒(xing)以(yi)及(ji)音(yin)頻(pin)和(he)視(shi)頻(pin)等(deng)功(gong)能(neng)，這(zhe)樣(yang)的(de)手(shou)表(biao)正(zheng)日(ri)漸(jian)流(liu)行(xing)。隨(sui)著(zhe)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu)
，可(ke)穿(chuan)戴(dai)設(she)備(bei)將(jiang)顯(xian)著(zhu)影(ying)響(xiang)我(wo)們(men)與(yu)機(ji)器(qi)的(de)互(hu)動(dong)方(fang)式(shi)。但(dan)對(dui)大(da)多(duo)數(shu)人(ren)來(lai)說(shuo)，健(jian)康(kang)仍(reng)然(ran)是(shi)一(yi)大(da)驅(qu)動(dong)因(yin)素(su)。

健康與健身監測

加速度計技術的進步主要推動了健康和健身監測設備的使用。加速度計使計步器能夠跟蹤步數；手表
、手環
、吊墜、戒指和我們今天所能想到的各種其他可穿戴器件都可以植入計步功能。

盡管傳統的戒指並不具有手表和手環那樣的功能性
，但無線通信可以賦予它們監測血流灌注指數（血液循環良好程度）、心率變異性
、睡眠時間與水平、血氧水平甚至壓力水平（圖1）等功能。集成加速度計後，這些設備也可用作計步器。

圖1：雖然可穿戴技術的主力軍是手表和手環，但戒指也越來越受歡迎，特別是在新型顯示技術使其信息更容易獲取的情況下。（圖源：P.S/stock.adobe.com）

suiranjibuqinenggouhenhaodizhishiyundongzhuangkuang，dantabunengzhunquedifanyingyundongdeqiangduhexiaohaodekaluli。jibuqikeyijisuanbushu，quewufaqufenshizaipingdishangxingzouhuomanpao，haishizailouti、山丘和斜坡上行走或慢跑。如果與GPS技術相結合

，會有助於解決這一精度問題
，但目前的GPS技術還不足以準確可靠地檢測海拔高度。

智能手表和健身追蹤器是應用非常廣泛的可穿戴設備。健身追蹤器通常沒有顯示屏，但可以計算步數、追蹤卡路裏、記錄睡眠模式以及測量心率
、血壓和皮膚電阻（出汗、壓力和運動水平）。

睡shui眠mian模mo式shi對dui許xu多duo人ren來lai說shuo是shi非fei常chang重zhong要yao的de監jian測ce功gong能neng
，尤you其qi是shi那na些xie患huan有you睡shui眠mian呼hu吸xi暫zan停ting的de人ren。人ren們men終zhong於yu可ke以yi不bu用yong借jie助zhu昂ang貴gui而er又you不bu便bian的de睡shui眠mian研yan究jiu設she施shi，即ji可ke監jian測ce和he跟gen蹤zong睡shui眠mian模mo式shi。睡shui眠mian監jian測ce對dui嬰ying兒er也ye很hen重zhong要yao，通tong過guo可ke穿chuan戴dai的de手shou腕wan設she備bei可ke以yi檢jian測ce到dao嬰ying兒er是shi否fou停ting止zhi呼hu吸xi。

基ji於yu加jia速su度du計ji的de健jian身shen追zhui蹤zong器qi的de另ling一yi個ge有you用yong應ying用yong是shi測ce量liang某mou人ren何he時shi以yi及ji是shi否fou跌die倒dao。這zhe對dui老lao年nian人ren和he老lao齡ling化hua人ren口kou尤you其qi重zhong要yao。雖sui然ran以yi往wang的de無wu線xian按an鈕niu可ke以yi在zai摔shuai倒dao後hou激ji活huo，從cong而er挽wan救jiu了le許xu多duo生sheng命ming，但dan如ru果guo用yong戶hu失shi去qu意yi識shi，就jiu無wu法fa通tong過guo這zhe些xie按an鈕niu發fa送song求qiu救jiu信xin號hao。不bu過guo，通tong過guo手shou表biao
、吊墜、戒(jie)指(zhi)，甚(shen)至(zhi)口(kou)袋(dai)裏(li)的(de)可(ke)穿(chuan)戴(dai)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)建(jian)立(li)的(de)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)，就(jiu)可(ke)以(yi)在(zai)檢(jian)測(ce)到(dao)摔(shuai)倒(dao)時(shi)向(xiang)緊(jin)急(ji)聯(lian)係(xi)人(ren)發(fa)出(chu)警(jing)報(bao)。這(zhe)項(xiang)技(ji)術(shu)還(hai)有(you)助(zhu)於(yu)助(zhu)追(zhui)蹤(zong)阿(e)爾(er)茨(ci)海(hai)默(mo)症(zheng)或(huo)其(qi)他(ta)形(xing)式(shi)的(de)癡(chi)呆(dai)症(zheng)患(huan)者(zhe)，幫(bang)助(zhu)醫(yi)護(hu)人(ren)員(yuan)確(que)保(bao)他(ta)們(men)在(zai)大(da)樓(lou)內(nei)走(zou)動(dong)時(shi)的(de)安(an)全(quan)。

更先進的醫療設備也可以幫助挽救和延長生命。雖然相比那些20美元到100meiyuandekechuandaishebeieryan，kechuandaiyiyongshebeidejiagegenggao，danhouzhedeyongtubingbuxianyujiancexinlvyijijiancebingjiluxinzangshijian。tongguowuxianjieruquanqiuwangluo、遠程醫生，乃至基於雲的服務，這些設備可以定期甚至實時上傳數據，以便在發生任何事件時提醒監測人員注意。

另ling一yi項xiang廣guang泛fan應ying用yong的de可ke穿chuan戴dai醫yi用yong技ji術shu是shi貼tie片pian。雖sui然ran在zai大da多duo數shu情qing況kuang下xia，貼tie片pian以yi預yu先xian確que定ding的de速su率lv釋shi放fang藥yao物wu，但dan許xu多duo貼tie片pian都dou嵌qian入ru了le通tong過guo皮pi膚fu監jian測ce生sheng理li狀zhuang況kuang的de主zhu動dong電dian子zi設she備bei，以yi控kong製zhi藥yao物wu的de引yin入ru。同tong樣yang，可ke穿chuan戴dai電dian刺ci激ji技ji術shu也ye已yi應ying用yong多duo年nian。在zai這zhe裏li，可ke剝bo可ke貼tie的de一yi次ci性xing電dian極ji可ke以yi附fu著zhe在zai肌ji肉rou和he疼teng痛tong區qu域yu周zhou圍wei，提ti供gong輕qing微wei
、周期性的體表電刺激，可以覆蓋更深的內部疼痛機製，從而緩解症狀。

醫用可穿戴設備的下一個大趨勢可能是植入式傳感器。借助嵌入式技術，可以通過智能貼片、可穿戴手表
、戒指、吊墜和腕帶更準確地按需配藥。植入式傳感器可以與根據指令精確給藥的主動貼片進行通信。

硬膜下和植入式可穿戴技術

有些人可能認為醫學植入是一種未來的技術
，但醫療植入式設備實際上已經存在了幾十年。第一台心髒起搏器是在1958年植入的


，從那時起
，這項技術就在穩步前進，發展出了可以重新啟動心髒的除顫器等植入式設備。

與可穿戴傳感器一樣，植入式傳感器的普及程度也在穩步上升。現代植入式傳感器技術可以監測血糖水平、組織和骨再生、高血壓
、心律失常
、神經刺激（如人工耳蝸和人工晶狀體），甚至可以根據需要提供胰島素、宮內避孕藥等藥物。

雖(sui)然(ran)胰(yi)島(dao)素(su)泵(beng)和(he)心(xin)髒(zang)起(qi)搏(bo)器(qi)這(zhe)樣(yang)的(de)設(she)備(bei)就(jiu)是(shi)通(tong)過(guo)手(shou)術(shu)植(zhi)入(ru)的(de)，但(dan)新(xin)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)讓(rang)醫(yi)療(liao)設(she)備(bei)能(neng)夠(gou)通(tong)過(guo)注(zhu)射(she)的(de)方(fang)式(shi)植(zhi)入(ru)。這(zhe)些(xie)可(ke)注(zhu)射(she)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)以(yi)在(zai)體(ti)外(wai)進(jin)行(xing)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)。一(yi)種(zhong)被(bei)稱(cheng)為(wei)量(liang)子(zi)點(dian)的(de)技(ji)術(shu)甚(shen)至(zhi)可(ke)以(yi)存(cun)儲(chu)個(ge)人(ren)醫(yi)療(liao)信(xin)息(xi)。

這些可注射傳感器的一個巨大市場是監測義肢設備，以改善功能性肌電控製。隨著膝關節、髖關節和其他置換關節的普及，預計電動神經義肢的使用將增加（圖2）。反饋傳感器可檢測關節角度、皮膚接觸壓力和組織應變情況。

圖2：植入式傳感器可幫助使用義肢進行控製和感覺反饋。（圖源：Gorodenkoff/stock.adobe.com）

植zhi入ru物wu也ye被bei用yong於yu非fei醫yi療liao應ying用yong
，例li如ru將jiang射she頻pin識shi別bie技ji術shu植zhi入ru皮pi下xia。射she頻pin識shi別bie技ji術shu可ke以yi完wan全quan通tong過guo外wai部bu閱yue讀du器qi提ti供gong的de射she頻pin能neng量liang工gong作zuo，支zhi持chi存cun儲chu可ke用yong於yu醫yi療liao警jing報bao的de非fei易yi失shi性xing信xin息xi。一yi些xie人ren甚shen至zhi植zhi入ru了le用yong於yu汽qi車che和he房fang屋wu開kai鎖suo的de射she頻pin識shi別bie設she備bei。通tong過guo硬ying膜mo下xiaRFID技術
，可以將人體本身作為信用卡的載體，從而防範身份盜竊。

借助大腦植入物克服缺陷

大腦植入物，也稱為神經植入物，直接連接到大腦和其他神經細胞（圖3），可用於緩解帕金森病的症狀或刺激交感神經，以幫助控製消化和心率。

圖3：大腦植入物已成為現實，可用於監測神經放電
、刺激神經
，以及直接向大腦提供感官信息。（圖源：ktsdesign/stock.adobe.com）

zhexieleixingdeyiliaozhiruwuzhong
，youyixieyijingbangzhuwushurengaishanletingliheshili。shenzhihaiyouzhirujichengdianlujishudechenggonganli
，rangnaxieyousejiaoquexianderennenggoukandaobingqufenyanse。

使用這些植入物可以擴展人類感覺器官的範圍——liru，jiangshiyekuozhandaohongwaiheziwaiguangpuxianzaiyichengweikeneng。tinglizhiruzhuangzhihaikeyikuodatinglifanwei

，bingyingyongtedingdelvboqi，rangyonghunenggoutingdaochaochurenleizhengchangtancefanweideciji。zheyekeyitongguochuandaishizhutingqilaishixian。

近jin期qi
，更geng複fu雜za的de植zhi入ru物wu已yi經jing展zhan示shi出chu使shi用yong計ji算suan機ji並bing通tong過guo腦nao電dian波bo解jie碼ma合he成cheng文wen本ben的de能neng力li。這zhe些xie技ji術shu可ke以yi改gai變bian生sheng活huo
，因yin為wei可ke以yi利li用yong思si維wei模mo式shi來lai控kong製zhi電dian動dong化hua義yi肢zhi和he關guan節jie。

隨sui著zhe可ke學xue習xi複fu雜za的de大da腦nao放fang電dian模mo式shi的de植zhi入ru式shi人ren工gong智zhi能neng處chu理li器qi的de出chu現xian
，通tong過guo思si考kao形xing狀zhuang和he顏yan色se與yu義yi肢zhi和he仿fang生sheng肢zhi體ti交jiao流liu成cheng為wei了le可ke能neng。有you了le足zu夠gou的de處chu理li和heDSP功能，植入式處理器就可以讓感覺神經信息（如冷熱感覺、觸覺）跨越斷裂的神經，順利傳遞。

為先進的可穿戴技術優化處理器內核和外設

盡jin管guan空kong間jian有you限xian
，但dan外wai部bu可ke穿chuan戴dai技ji術shu可ke以yi根gen據ju設she計ji工gong程cheng師shi的de偏pian好hao，整zheng合he各ge種zhong各ge樣yang的de處chu理li器qi。在zai眾zhong多duo功gong能neng強qiang大da的de多duo核he處chu理li器qi可ke用yong的de情qing況kuang下xia，選xuan擇ze處chu理li器qi內nei核he與yu外wai設she的de優you秀xiu組zu合he，對dui於yu將jiang理li想xiang的de處chu理li器qi與yu合he適shi的de可ke穿chuan戴dai設she備bei相xiang匹pi配pei至zhi關guan重zhong要yao。

嵌入式應用安全連接解決方案的知名廠商NXP Semiconductors提供的i.MX RT500交(jiao)叉(cha)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)這(zhe)種(zhong)要(yao)求(qiu)。這(zhe)些(xie)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)融(rong)合(he)了(le)處(chu)理(li)器(qi)內(nei)核(he)和(he)專(zhuan)為(wei)可(ke)穿(chuan)戴(dai)設(she)計(ji)量(liang)身(shen)定(ding)製(zhi)的(de)外(wai)設(she)接(jie)口(kou)
，為(wei)各(ge)種(zhong)應(ying)用(yong)提(ti)供(gong)全(quan)麵(mian)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

圖1：i.MX RT500交叉微控製器

（圖源：貿澤電子）

i.MX RT500交叉微控製器配備了2D圖形引擎GPU
，該GPU使用高速並行接口實現矢量圖形加速。該芯片還集成了MIPI串行顯示接口（MIPI DSI®）
，可與串行顯示模塊無縫對接。芯片上的LCD接口允許快速定製可穿戴設備
，以利用TFT、OLED、微型LED，甚至是新興的量子點顯示技術。

i.MX RT500係列還采用了強大的200MHz Arm® Cortex®-M33處理器內核，旨在提供實時響應。該特性適用於5MB片上零等待狀態SRAM
，確保關鍵代碼隨時可訪問，同時盡可能減少數據移動的延遲時間。

此外，工作頻率為200MHz的Cadence Tensilica Fusion F1 DSPneihekeyiguanlilaizigezhongwaibuchuanganqidexinhaochulishuju。zhexiechuanganqikejiancehuaxueshuiping，rutanghuojisunongdu，huojianceshenjinghuodongyichuandiganjiaohuohuanjietengtong。

weileshixianzhijiejiroucijihedianmaichongdenggongneng，xuyaoduozhongjiekoulaicujinyuchuanganqihezhixingqidetongxin。zhexiejiekoushijixieyizhinenggouyujirouhudong
，huifukongzhilihelinghuoxing。i.MX RT500交叉微控製器包括高速USB 2.0

、SPI、I²C
、UART和I²S接口

，可以連接傳感器和刺激器以及無線通信模塊。這種適應性使可穿戴設備能夠隨著無線協議的更新換代而發展。

i.MX RT500交叉微控製器還具有多個閃存接口、mimaheshuxuejiasuqi，yongyushixianfuzadedongtaianquansuanfa。quebaoyiliaoshujuheshentijiekoudeanquan，duiyufangzhiduixinzangqiboqidengshebeideweijingshouquanfangwenzhiguanzhongyao。gaojianquanzhichikeshixianyuwaibudianhuahuowangluozhijiandeanquantongxin，baokuofeiduichengjiami、AES 256和SHA2-256（ECC和RSA）。此外
，該器件還集成了安全引導和基於物理不可克隆功能（PUF）的密鑰存儲。先進的能源管理可極大限度地減少能源消耗，可熔鏈路可保護根密鑰存儲。

結語

在不到60年(nian)的(de)時(shi)間(jian)裏(li)，我(wo)們(men)已(yi)經(jing)從(cong)廣(guang)泛(fan)的(de)外(wai)科(ke)植(zhi)入(ru)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)到(dao)硬(ying)膜(mo)下(xia)和(he)注(zhu)射(she)醫(yi)療(liao)監(jian)測(ce)和(he)管(guan)理(li)技(ji)術(shu)。這(zhe)些(xie)創(chuang)新(xin)不(bu)僅(jin)挽(wan)救(jiu)和(he)延(yan)長(chang)了(le)生(sheng)命(ming)，而(er)且(qie)還(hai)提(ti)高(gao)了(le)生(sheng)活(huo)質(zhi)量(liang)，使(shi)護(hu)理(li)人(ren)員(yuan)和(he)醫(yi)療(liao)從(cong)業(ye)人(ren)員(yuan)能(neng)夠(gou)以(yi)更(geng)低(di)的(de)成(cheng)本(ben)護(hu)理(li)更(geng)多(duo)的(de)人(ren)。

集成電路的體積減小和功率更低的半導體技術使得人們能夠穿戴和植入更複雜、genganquandejishu。suiranbenwenmeiyoutaolunzuoweikechuandaijishudefuzhuang，danfuzhuangyekeyishirenmenshouyi
，buguoyecunzaiyixietiaozhan，liruzaixidiheganzaohoubaochigongnengwending。

NXP i.MX RT500交叉微控製器是下一代可穿戴設備的理想處理器。它有成熟的開發環境可供使用，還有一些應用說明可以指導人們了解AES加密
、DSP示例和用法、電源管理以及實現安全I/O。

展望未來
，我們將看到更多的可穿戴和可注射設備。智能貼片將簡化自動給藥，特別是結合植入的傳感器使用時。利用RFIDjinxingshenfenshibieheyanzhengkenengyouzhuyuezhishenfendaoqie。womentantaolekechuandaishebeidezhuduoyiyongyichu，danyidanwomenchengweijiqideyibufen，zeyouwuxiankeneng。

原創：Jon Gabay  來源：貿澤電子

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