侵权投诉
技术:
MCU/处理器 IP/EDA 封装/测试 电池/电源管理/驱动 传感/识别 显示/触控 声学/模组 OS/软件/算法 VR/AR 人机交互 通信 云服务/大数据 +
安全/隐私 材料/工艺/制造 工业设计 检测/认证 其它
产品:
智能手环 智能手表 智能眼镜 智能头盔 智能耳机 智能首饰 智能服装 智能腰带 智能手套/鞋袜 手持设备
应用:
医疗 运动/健身 娱乐 定位/安全 信息资讯 工业/军用 其它
订阅
纠错
加入自媒体

人体:技术应用的最恶劣环境

2019-08-16 08:41
贸泽电子
关注

在产品的牢固性方面,人体是一种非常神奇的环境。人体能够承受多种恶劣条件,其中包括从高温到寒风,从水下到剧烈的运动。我们的身体能够满足我们对冒险的渴望,同时也能够帮助我们在不断变化的环境中生存。

此外,由于人脑的创造性思维,我们现在可以使用多种可穿戴技术,这些技术能够在日常工作以及与健康相关的工作中为我们提供巨大支持,从而使我们能够完成更大胆的任务。

可穿戴技术简史

当谈论起“可穿戴技术“时,我们中的许多人都会想到近年来发展很快的腕带计步器和智能手表等产品。然而,要说起真正最早的可穿戴技术,实际上必须进一步追溯到1286年前后,当时发明了眼镜,再进一步快进到19世纪,出现了一些其他可穿戴科技产品,如空调大礼帽和具有电灯照明的衣服等等。

当然,自从进入千禧年以来,可穿戴设备才开始真正的繁荣,但并不是全都局限于健身追踪器。Levi Strauss&Co. 和Philips合作推出了ICD+,这是一种带有内置线束的夹克,可连接各种便携式电子设备。它包括一个中央控制模块(CCM),用于连接和操作佩戴者的手机、MP3播放器和耳机等设备。就其技术能力而言,外套必须是一种功能性很强,并且时尚的服装,可以保持穿戴者温暖,同时透气,如果太热,还可以帮助冷却他们。

今天,可穿戴设备在我们周围随处可见,预计2020年将售出超过1.7亿件腕表设备。每当我们佩戴Apple Watchches或Fitbits时,都会要求其中包含的技术随时随地都能使用。我们会期望这些设备能够经得起任何场景的考验,并且能够在那些对人类或电子设备来说具有很大挑战性的地方正常操作,这对于产品设计师带来了多种重大挑战。

极端环境下的我们身体(以及可穿戴设备)

没有什么东西比极热或极冷更加严酷。加利福尼亚州的死亡谷是地球上最热的地方,1913年记录的温度为56.7℃,这超出了人类生存的极限。即使在当今,该地区夏季也经常达到47℃的温度。鉴于所有这些严酷条件,令人震惊的是,人们已经决定挑战这个被称为“世界上最艰难的远足”的地区:即217公里的Badwater 超级马拉松(Ultramarathon)。许多人没有完成这一赛事,2018年即使是跑得最快的人也花了超过24小时才得以完成。虽然该赛事幸运地认为在30年的历史中没有发生死亡事故,但它被认为是对人类耐力的一种最严峻考验。

人体:技术应用的最恶劣环境

图1:位于Badwater Basin的Badwater Ultramarathon起跑线,这里也是北美最低海拔高度。

在该赛事中,参赛者携带的任何技术设备必须能够承受所处的极端环境情况。汗水、酷热、沙尘、压力和不断的冲击等构成一个典型严酷环境组合,是可穿戴技术的最终环境测试平台。

对于可穿戴技术设计师来说,关键是要确保他们的设备具有合适的形状和功能,同时控制其重量和尺寸,并使其界面易于使用。即使像步数计数器一样的简单设备也必须具有在明亮阳光下可读的屏幕,在暴露于细沙和沙尘时不会产生腐蚀的表带,以及即使表面包含有汗水或污垢也能工作的按钮。此外,内部组件也需要充分保护,防止灰尘、液体和其他任何物质进入设备内部。

日常磨损

相对于大多数普通人,这些超级马拉松参赛者可能会将他们的身体推向更大的极限,但这并不意味着那些大众化人群所使用的可穿戴技术能够轻松实现,即便只是日常生活使用,也会给身体和穿戴的任何技术带来巨大压力。

例如,如果您在手腕上戴健身追踪器,在任何需要洗手的时候你都会戴着它,意味着它会经常被水溅湿,这是工程师设计时需要考虑的。即使产品设计不能完全防水,至少需要提供一定程度的防水性。还有我们使用的面霜、须后水(aftershaves)、香水和其他化妆品,它们会逐渐堵塞设备的传感器或开口。当您打开橱柜、接送孩子或购物时,所配戴的设备会受到很多冲击,这些都需要考虑。

当您去体育中心汗流浃背地进行一场网球比赛或健身课时,您的健康追踪者需要经历这些考验并毫发无损。这同样给工程师带来了重大的设计挑战。例如,对于心率监测器,如何将光电二极管探测器和LED组件放置在靠近身体的位置,而不会被汗水和污垢堵塞?

人体:一种极端环境

那些在极端环境中工作的专业人员现在需要使用技术手段来帮助保持安全,并监控他们的健康状况。军事飞行员、深海潜水员和在世界上最寒冷地区工作的科学家都依靠技术手段来帮助他们生存。例如,空军飞行员每天经受的加速度力及其影响能够由可穿戴设备监控,同时要求这些可穿戴设备能够承受这些加速度力。

研究人员已经确定了我们身体能够承受的加速度:14g的横向加速度已经超出了我们能承受的极限。了解到这种极限水平有助于确保航空旅行等项目保持在安全范围内。毕竟,尽管有压力、温度和位置等发生的变化,我们仍希望自己身体和技术设备能够在空中继续正常运行。此外,当我们在纽约下飞机时,我们希望一切设备都像在旧金山登机时那样正常工作。

已经证明,当湿度达到极端水平或温度达到60°C时,大多数人将遭受体温过高(身体过热),并且不能存活超过10分钟。但另一方面,我们承受寒冷的能力极限却难以界定。当人体温度降至-21°C时,人类通常会死亡。但是我们达到此温度点的速度可能会有所不同,这取决于个人是否习惯于非常寒冷的温度,以及他们是否进入冬眠状态。

在阿拉斯加的费尔班克斯(Fairbanks in Alaska)等地球上最寒冷地区生活和工作的人们已经开发出应对寒冷的方法和设备,从而帮助他们正常生活和工作。费尔班克斯的最低平均温度为-27°C,这种极端气候对于其居民及其使用的技术设备是一种令人难以置信的恶劣环境,由于普通的消费类设备根本不适合在这些极端条件下运行,有时需要特殊的专业设备。例如,最新一代Fitbit Charge 3使用手册规定最低工作温度为-10°C。当然,可穿戴设备的一个有利因素是它们靠近身体运行,身体的热量通常会帮助它们在寒冷的环境中保持一定的温度。

为了使人类能够在如此寒冷的环境中工作和娱乐,工程师们创建了能够密切监视佩戴者体温的传感器,并在发生危险的改变时发出警报。从设计师的角度来看,需要考虑的不仅仅是传感器,其他考虑因素还必须包括:一些电池在-30°C以下会停止工作,以及许多LED显示器只具备有限的工作温度范围。因此,随着人类不断尝试在更困难的条件下生活和工作,伴随他们的技术设备也需要跟上步伐。

这些类型的健康监测组件也可用于常规消费类设备,例如电池供电衣服可以在远足或登山时让您身体保持温暖和安全。当然,其缺点是需要携带足够的电池来维持整个旅行的持续时间,而在此过程中负重可能是一个大问题。

无论你做什么,都不要犯许多人经常出现的错误,把包括可穿戴技术设备的所有东西都扔进洗衣机!通过一个简单的快速网络搜索可以发现该问题是多么常见,许多人提出很多关于如何让健身追踪器、智能手表或耳机在无意中被洗后重新恢复运行的问题,这对于某些设备来说,是一个远比极端工作环境更加过分的要求。

运动可穿戴设备

另一组不断推动身体极限的人是运动员。他们能跑多快?他们可以比赛多长时间?他们能够达到多高?为了监控这些参数以及更多其它数据,并获得持续的反馈,可以使用可穿戴技术。

以美式足球为例,一些技术设备可有助于提高球员的安全性。Reebok和MC10已经发布了一种头盖设备,可以测量击球或摔倒时对于球员的冲力。从设备读取的数据可以帮助医疗团队决定是否需要检查运动员的脑震荡。为了以这种方式帮助保护球员,头盖设备本身必须能够承受非常大的冲力。

位置跟踪器可以嵌入到运动员衣服内部,以提供有关球员速度、平衡、运动和加速度等实时数据。通过分析从这些传感器收集的信息,可以帮助识别软组织损伤的早期迹象,使教练能够在伤病变得更严重之前主动撤回球员。像这样的传感器需要非常轻巧和隐蔽,并且能够耐受摩擦、撞击、运动和汗水等等,所有这些都是在运动比赛中注定要出现的场景。

当然,这些创新并不仅限于职业运动员。任何喜欢跑步的人都可以将传感器放在袜子或鞋子里来监控他们的状态。通过他们的智能手机,可以知道脚步如何撞击地面,从而使他们能够调整跑步姿势,以提高他们的速度和/或身体的长期安全性,并最终改进健康水平。包含有类似这种技术的设备使跑步比以往任何时候都更加科学。

展望未来

我们已经看到,近几十年来可穿戴设备已经有了长足进展,但未来会怎样发展?虽然一些预测和发明并不总是与消费者的实际需求相吻合,但显而易见的是,人们越来越多地希望跟踪、监控和记录我们的每一个动作。未来的可穿戴设备能否利用我们身体运动产生的一些能量来为传感器供电,甚至为佩戴者提供保暖或冷却功能?是否可以使用包含有显示器的隐形眼镜,让我们能够查看日历并计划时间,而无需查看计算机或智能手机?未来的发展可能包括上述所有或部分功能,也可能全都没有,但很可能的是,无论我们将人类推向多远的下一个极端,可穿戴技术都将与我们相伴而行。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号