Technologia noszona na ciele: czym dokładnie jest i dlaczego cieszy się taką popularnością?

W niniejszym artykule przyglądamy się, dlaczego istnieje zarówno zapotrzebowanie, jak i pragnienie stosowania technologii noszonej na ciele oraz w jaki sposób zapotrzebowanie to jest spełniane. Pokazujemy, dlaczego to właśnie IoT jest elementem umożliwiającym jej powstawanie i jak Internet Rzeczy sprawia, że urządzenia stają się widoczne i łatwe w zdalnym zarządzaniu. Jednakże finalnie sukces rozwiązań zależy od ich jakości i innowacyjności. Prezentujemy, w jaki sposób technologia noszona na ciele zaczyna przyjmować różnorodne formy, a na koniec opisujemy podejścia projektantów, jakie można obecnie obierać w trakcie prac nad nowymi rozwiązaniami tego typu.

Wprowadzenie

Dziś termin „technologia noszona na ciele” (ang.: wearable) obejmuje wiele różnych aplikacji i jeszcze więcej urządzeń, które te aplikacje realizują. Istnieje kilka ogólnych, głównych czynników, które napędzają wzrost na tym rynku. Można je sprowadzić do zapotrzebowania i chęci oraz oczekiwań ludzkich, rozwoju IoT i postępu technologicznego, które sprawiają że urządzenia noszone stają się rzeczywistością.

To co można zakwalifikować do ludzkich potrzeb obejmuje przede wszystkim urządzenia medyczne i wiąże się z różnymi czynnikami. Pierwszym z nich jest stały i ciągły wzrost liczby osób starszych w społeczeństwie na całym Świecie. Oznacza to, że coraz więcej ludzi z (czasem licznymi i złożonymi) problemami wynikającymi z zaawansowanego wieku, wymaga ciągłego monitorowania i nadzoru. Drugim czynnikiem dynamicznie rozwijającym ten rynek jest coraz większe nasilenie schorzeń spowodowanych stylem życia. Wraz z rozwojem narodów, społeczeństwa stają się coraz bardziej osiadłe, a wraz z bardziej obfitymi dietami, ludzie są coraz bardziej podatni na problemy związane z nadciśnieniem krwi, otyłością czy cukrzycą.

Trzecim, ale powiązanym z poprzednimi czynnikiem jest fakt, że rządy na całym Świecie są coraz bardziej świadome tych problemów i coraz chętniej reagują na nie za pomocą inicjatyw prewencyjnych. Wysiłki tego typu zwiększyły wśród klientów świadomość korzyści płynących z monitorowania stanu zdrowia, a rosnące koszty opieki zdrowotnej (zarówno dla rządów, jak i osób prywatnych), dodatkowo zwiększyły zapotrzebowanie na te technologie.

Tyle w zakresie tego, co ludzie potrzebują, ale czego tak naprawdę chcą i oczekują? Ta grupa czynników rozpoczyna się od osób, które są zdrowe, a jednak mimo to chciałyby monitorować i zarządzać swoim życiem w sposób, który zapewni im sprawność i zdrowie, na tyle, na ile to możliwe. Osoby te będą skłonne do poświęcania części swoich dochodów na urządzenia noszone na ciele, przeznaczone do fitnessu. Ale ludzkie pragnienia wykraczają daleko poza strefę medyczną. Ludzie chcą być także dobrze poinformowani i mieć dużo rozrywki. To daje rosnące szanse, począwszy od wciągających gier, po zestawy rozszerzonej rzeczywistości, które umożliwią wirtualne przearanżowanie ustawienia mebli w ich własnych pokojach i porównywanie rezultatów.

W końcu inny czynnik napędzający rynek wynika nie z osób, które noszą na sobie technologie, ale z potrzeb osób trzecich. Przykładowo, elektronika zaszyta w ubraniu, breloczek, lub bransoletka pozwalają menedżerom na śledzenie swoich pracowników, a w przypadku szpitali, pracownikom na lokalizowanie pacjentów..

Rola IoT

Powyższa dyskusja wyjaśnia, w jaki sposób ludzkie potrzeby i pragnienia napędzają różne segmenty rynku urządzeń noszonych na ciele. Teraz przyjrzyjmy się sposobom, w jaki IoT i technologie łączą się, by spełnić to zapotrzebowanie. Możemy zacząć od IoT, jako że jest to element wspólny wszystkich urządzeń noszonych, które komunikują się ze światem wykraczającym poza ciała ich właścicieli.

Weźmy dwa typowe przykłady systemów zdalnego monitorowania pacjentów (RPM – Remote Patient Monitoring): glukometr używany przez diabetyków oraz urządzenie do monitorowania ciśnienia krwi, potrzebne tym, którzy zmagają się z problemami kardiologicznymi. Infrastruktura IoT, czasem nazywana IoMT (Internet of Medical Things) zapewnia trasę dla danych z tych sensorów, tak by mogły one docierać do gabinetu lekarza wraz z narzędziami, które umożliwiają analizę i podejmowanie danych w oparciu o wyniki. Dane z czujnika zlokalizowanego na pacjencie mogą być przesyłane poprzez sieć w obrębie samego ciała, lub przez sieć lokalną, do routera – czy to bezpośrednio, czy poprzez aplikację na telefonie lub komputerze. W komunikacji pośredniczy także serwer internetowy w chmurze, który umożliwia analizę i podejmowanie działań. Biorąc pod uwagę fakt, że często osoby podlegające takiemu monitorowaniu są niedołężne, zalety podejścia opartego o IoMT wydają się oczywiste w porównaniu do konieczności częstego, osobistego odwiedzania sali pooperacyjnej.

Urządzenia takie jak te często pełnią o wiele większą rolę niż tylko czujników. Przykładowo Medilync Insulync składa się z glukometru i czytnika poziomu insuliny. Jest w stanie dostarczać wgląd w analizę danych na temat poziomu cukru we krwi, dawki insuliny, pulsu i ciśnienia krwi, niemal w czasie rzeczywistym. Jednocześnie dane zbierane z urządzenia są łączone z planem posiłków od partnerów takich jak MyFitness Pal oraz z informacjami o ćwiczeniach. Dane te są analizowane za pomocą algorytmów uczenia maszynowego, by pomóc zrozumieć i zidentyfikować najlepsze opcje dla pacjenta. Urządzenie stanowi więc kompletny system opieki zdrowotnej dla diabetyków.

Warto zwrócić uwagę także na to, że IoT jest dwukierunkową autostradą danych. Lekarze mogą zdalnie kontrolować urządzenia medyczne oraz odbierać z nich dane. Przykładowo za pomocą pomp można sterować dostarczaniem lekarstw i płynów pacjentom.

Innowacje w urządzeniach noszonych na ciele

Podczas gdy technologia urządzeń noszonych na ciele dostała impetu dzięki IoT, zapewniającym zdalny dostęp do danych, sterowanie i analizę tak, jak to zostało opisane powyżej, rozwój rynku zależy w równym stopniu od innowacyjności produktów. Użytkownicy - czy to szpitale lub przedsiębiorstwa, instalujące urządzenia, czy to pacjenci albo klienci noszący je na sobie – oczekują zaawansowanych, a nawet rewolucyjnych funkcji, sprzężonych z łatwością użytkowania, bezpieczeństwem, trwałością, niewielkimi rozmiarami i masą oraz długim czasem pracy na baterii.

Jednym z efektów innowacji jest to, że o ile możemy myśleć o urządzeniach noszonych np. na nadgarstku, takich jak Fitbit, sama koncepcja sprzętu tego typu rozwija się na różne sposoby. Powstaje biżuteria, ubrania, a nawet tatuaże, które wyposażane są w inteligencję i łączność. I jeśli dodatkowo uwzględnimy sprzęt do wirtualnej albo rozszerzonej rzeczywistości, otwiera się cała gama nowych możliwości i aplikacji.

Przyjrzyjmy się tym nowym możliwościom technologii urządzeń noszonych na ciele i temu, w jaki sposób wkracza ona w różne gałęzie przemysłu i jak jest implementowana.

Urządzenia noszone na nadgarstku

WristOx2 to pulsoksymetr noszony na nadgarstku, który monitoruje i mierzy tętno oraz poziom natlenienia krwi. Urządzenie może być używane zarówno w szpitalu, jak i gdy pacjent zostanie wypisany, by móc zdalnie monitorować tętno i natlenienie przez długi czas.

Aplikacje, w których jest stosowany, obejmują ambulatoryjne monitorowanie kardiologiczne, zdalne, bezprzewodowe monitorowanie oraz badania prowadzone przez noc. Urządzenie korzysta z interfejsu Bluetooth 2.0 z funkcją oszczędzania energii, która automatycznie dostosowuje moc transmisji do odległości od jednostki centralnej. Cechuje się też dużym zasięgiem komunikacji – aż do 100 metrów.

Urządzenie jest proste w użytku i automatycznie włącza się po włożeniu palca. Jest także wystarczająco trwałe, by znieść niezbyt delikatne obsługiwanie w środowisku domowym i ambulatoryjnym.

Innym urządzeniem, które konwertuje dane na użyteczne informacje jest DxtER firmy Final Frontier Device. Zostało zainspirowane przez fikcyjny Tricorder z serialu Star Trek i stanowi mechanizm sztucznej inteligencji, który uczy się diagnozowania problemów medycznych na podstawie danych pochodzących od pacjentów. Jego twórcy twierdzą, że łączy w sobie sztuczną inteligencję, IoT oraz kilka innych kluczowych technologii i stanowi mały zestaw specjalizowanych, inteligentnych urządzeń medycznych, które pracują w połączeniu z tabletem użytkownika.

DxtER zostało zaprojektowane by dowieść, że choroby mogą być diagnozowane i monitorowane w domach pacjentów, bez posiadania jakiejkolwiek wiedzy z zakresu medycyny. Urządzenie ma algorytmy rozpoznające 34 choroby, wliczając w to cukrzycę, migotanie przedsionków, przewlekłą obturacyjną chorobę płuc, infekcje dróg moczowych, bezdech senny, leukocytozę, krztusiec, wylew, gruźlicę i zapalenie płuc.

Inteligentne ubrania

O ile urządzenia przypominające kształtem zegarek na rękę mogą stanowić wygodną platformę dla sensorów, wyświetlaczy i nadajników bezprzewodowych, nie każdy jest w stanie je nosić, a część osób po prostu nie lubi mieć niczego na nadgarstku. Z tych powodów, inteligentne ubrania mogą stanowić coraz bardziej atrakcyjną alternatywę.

Kolejnym powodem jest dokładność. Opaski sportowe, takie jak Fitbit mogą być niedokładne jeśli chodzi o takie zastosowania jak zliczanie kroków, a określenie innych wartości, takich jak naprężenie mięśni lub szybkość oddechu, może być trudne do realizacji gdy odczyty są dokonywane z nadgarstka. Inaczej jest w przypadku inteligentnej bielizny, która dzięki bliskiemu kontaktowi ze skórą i umieszczeniu na korpusie, pozwala dokładnie monitorować oddech, tętno serca oraz określać napięcie mięśni, by móc wnioskować na temat szeregu rzeczy, takich jak aktywność, niepokój czy poziom stresu.

Produkty takie jak te są już teraz dostępne, a za przykład może posłużyć firma OMSignal, która oferuje rodzinę inteligentnych koszulek i biustonoszy sportowych.

Bardziej specjalistycznym produktem dla sportowców jest Hexoskin Smart – koszulka z wplecionymi sensorami, która monitoruje tętno, oddech oraz ruch. Łączy się z otoczeniem za pośrednictwem interfejsu Bluetooth, pozwalając na parowanie z aplikacjami takimi jak MapMyRun, RunKeeper i Strava oraz z wieloma akcesoriami innych firm. Natomiast osoby praktykujące jogę mogą skorzystać z dobrodziejstw wirtualnego instruktora jogi pod postacią biometrycznych spodni NADI X Smart Yoga Pants. Mają one wbudowane haptyczne generatory wibracji, które pulsują w okolicach bioder, kolan i kostek, zachęcając użytkowników do utrzymania lub zmiany pozycji. Synchronizuje się przez Bluetooth z telefonem i dostarcza dodatkowych informacji użytkownikowi poprzez powiązaną aplikację.

Kluczowa technologia, która umożliwia tworzenie inteligentnych ubrań jest dostarczana przez Noble Biomaterials Inc wraz z firmą Bemis Associates. Oferują oni Circuitex, przewodzący materiał, który pozwala na detekcję, transmisję i ochronę sygnałów elektronicznych w ramach delikatnego, elastycznego płótna. Projektanci mogą wykorzystywać je do tworzenia inteligentnej, rozciągliwej i wytrzymałej odzieży przy skorzystaniu z opracowanej przez Bemis technologii bezszwowego łączenia ze sobą materiałów (Bemis Sewfree Bonding).

Circuitex powstaje poprzez trwałe nałożenie czystego srebra na powierzchnię płótna. Powoduje to wytworzenie ciągłej warstwy srebra, przy zachowaniu elastyczności, komfortu i wytrzymałości materiału znajdującego się pod nią. Produkty opierające się o wykorzystanie Circuitexu pozwalają na przekazywanie szeregu strumieni danych (ECG, EMG, naprężeń i mapowania nacisku) oraz aktywne dostarczanie energii (w celach oświetleniowych, stymulacji elektrycznej mięśni, czy na potrzeby zasilania).

Inteligentna biżuteria

Inteligentna biżuteria to kolejna alternatywa dla tych, którzy chcą wyglądać bardziej modnie niż technologicznie, a jednocześnie korzystać z dobrodziejstw dostarczanych przez technologie. Jednym z przykładów jest Senstone, który z wyglądu przypomina wisiorek z kamieniem szlachetnym, ale działa jako przenośny rejestrator głosu z funkcjami asystenta. Pozwala użytkownikom na wprowadzanie zdarzeń do kalendarza, tworzenie przypomnień, zapisywanie notatek czy wszelkich innych nagrań głosu. Są one konwertowane na tekst i organizowane w celu ułatwienia dostępu do nich. Pozwala na bardziej spontaniczne użytkowanie niż smartfon lub papierowy notatnik, gdyż można go aktywować poprzez dotknięcie przycisku. Oznacza to, że użytkownicy mogą skoncentrować się na tym, co chcą powiedzieć, bez bycia rozpraszanymi przez samo urządzenie czy przez notowanie. Urządzenie może również posłużyć do przesyłania wiadomości do innych członków zespołu.

Urządzenie może pracować samodzielnie, nagrywając do 2,5 godziny w trybie offline. Automatycznie synchronizuje się ze smartfonem poprzez BLE, gdy tylko znajdzie się w jego zasięgu. Wspiera systemy iOS i Android oraz aplikacje innych firm, a także działające w chmurze algorytmy sztucznej inteligencji na potrzeby analizy danych. Wbudowana bateria litowa (LiPo) ma pojemność 80 mAh, co pozwala na do 4 dni przeciętnego użytkowania.

Ponieważ urządzenie Senstone jest zaprojektowane jako ozdoba, jest dostępne w postaci wisiorków, klipsów lub zegarków. Jego obudowy mogą być wykonane z czystego mosiądzu, mosiądzu chromowanego lub aluminium anodowanego na biało, szaro czy czarno.

Inteligentne tatuaże

Technologie noszone zaczynają się pojawiać w postaci inteligentnych tatuaży, a czasem naklejek. Jeden z przykładów pochodzi z firmy MC10 z Massachusetts i nosi miano BioStamp Research Connect. Jest naklejką, którą przykleja się bezpośrednio na skórę, co pozwala dostarczać danych do badań medycznych. Pomaga analizować problemy z ruchem, motoryką i schorzenia neurodegeneracyjne. Naklejka zawiera akcelerometr, żyroskop, miniaturowe ECG i możliwość mierzenia sygnałów elektrycznych, generowanych przez mięśnie szkieletowe.

Inteligentne tatuaże mogą być używane z wygody lub do zapewnienia łączności, ale też w celu monitorowania medycznego. Przykładowo, DuoSkin to proces nakładania indywidualnie zaprojektowanych tatuaży, bezpośrednio na skórę, przy użyciu złotych listków. Dostępne są trzy typy interfejsów na skórę: wykrywanie poleceń wydawanych dotykiem, wyświetlanie danych wyjściowych i komunikacja bezprzewodowa. Proces bazuje na popularności i atrakcyjności metalowych tatuaży przypominających biżuterię, by stworzyć biżuterio-podobne urządzenia na skórze.

DuoSkin pozwala użytkownikom na sterowanie ich urządzeniami mobilnymi, wyświetlanie i przechowywanie informacji na skórze, a jednocześnie okazywanie własnego, osobistego stylu. DuoSkin może przechowywać lub udostępniać dane do smartfonu lub innych podobnych urządzeń, korzystając z technologii NFC. Natomiast technologia wykrywania dotyku pozwala na zamianę skóry na obszar dotykowy, umożliwiający np. zmianę poziomu natężenia dźwięku z telefonu, włączanie świateł lub pisanie tekstu. Tatuaż także jest w stanie prezentować informacje, takie jak np. wskazanie nastroju czy pogody.

Wirtualna rzeczywistość i zestawy na głowę

Urządzenia noszone na ciele, jakie dotąd opisaliśmy, mają ze sobą trochę wspólnego. Być może poza samym zapewnieniem modnego wyglądu, większość z nich stara się jak najbardziej zminimalizować wpływ na noszące je osoby. Producenci starali się uczynić je jak najmniej przeszkadzającymi i zmaksymalizować łatwość użytkowania oraz korzyści z nich płynące.

Jednakże istnieje inna klasa urządzeń noszonych na ciele, zaprojektowana z zupełnie inną intencją; chodzi o systemy wirtualnej rzeczywistości oraz zestawy do nich. Jedynym celem ich powstania jest skupienie całej uwagi użytkownika i zapewnienie mu pełnego zanurzenia w prezentowanym świecie. Głównym rynkiem dla takich systemów są gry, gdyż pozwalają to na odseparowanie człowieka od codzienności i wkraczanie w bardziej ekscytujące światy, opracowane przez projektantów gier.

Jednakże systemy VR, przygotowane na potrzeby gier, są z powodzeniem stosowane w wielu innych aplikacjach. Można je omówić na przykładzie bardzo wydajnego systemu Oculus Rift, który nie tylko pozwoli zaprezentować specyfikację techniczną, ale też ujawnić aktualne zastosowania.

Rift bazuje na wyświetlaczu OLED w układzie Pentile, o rozdzielczości 1080 x 1200 pikseli na oko i odświeżaniu 90 Hz, gwarantując przy tym pole widzenia w zakresie 110°. Ma zintegrowany zestaw słuchawkowy, który zapewnia trójwymiarowy dźwięk oraz śledzenie pozycji w różnych osiach. System śledzenia nosi nazwę „Constellation” i opiera się o podłączony przez USB, stacjonarny czujnik, który odbiera światło podczerwone, emitowane przez diody wbudowane w ekran, umieszczony na okularach. Sensor zazwyczaj umieszcza się na biurku użytkownika. Dzięki temu tworzona jest trójwymiarowa przestrzeń, w której użytkownik Rifta może poruszać głową, niezależnie od tego czy siedzi, stoi, chodzi, czy nawet skacze po pokoju.

Technologia ta jest czasem określana mianem wirtualnej rzeczywistości w skali pokoju, gdyż pozwala użytkownikom na fizyczne poruszanie się w ramach pewnej otwartej przestrzeni, zamiast zmuszać ich do siedzenia lub stania w ustalonej pozycji. Dzięki temu ruchy w świecie wirtualnym wydają się bardziej rzeczywiste.

Rift działa z użyciem komputera PC o niewygórowanych wymaganiach. Wystarczą: procesor Intel Core i3-6100 lub AMD FX4350, karta graficzna Nvidia GTX960 lub Radeon R9 290 oraz 8 GB pamięci RAM.

zestaw Oculus Rift

Ilustracja 1: Okulary Oculus Rift – źródło: Wikimedia Commons

Rift zapewnia odpowiednie wrażenia z gier dzięki oprogramowaniu takiemu jak Lone Echo lub Robo Recall. To drugie z nich to świetny przykład wchodzenia w interakcje z otaczającym światem, walczenia z robotami i strzelania do sztucznych przeciwników. Lone Echo prezentuje jednak inne podejście. Sprawia, że użytkownik ma wrażenie, że porusza się w środowisku o zerowej grawitacji, co zapewnia bardzo przyjemne doznania.

Jednakże Oculus obejmuje także pakiet „Oculus for Business”, który zawiera sprzęt, akcesoria, dodatkowe usługi, rozszerzoną gwarancję i inną licencję. Firma Oculus wierzy, że im bardziej interaktywne będą cyfrowe wrażenia klientów, tym bardziej je zapamiętają i docenią.

Oczywiście inni projektanci również myślą o zastosowaniach biznesowych. Firma Ford Motor Company wykorzystuje wirtualną rzeczywistość w swoim Immersion Lab, starając się zrozumieć, w jakiś sposób klienci doświadczają ich samochodów. Korzystają z zestawów Oculus Rift by oglądać wysokiej rozdzielczości wizualizacje wnętrz samochodów oraz pojazdów z zewnątrz. Opracowali także narzędzia w postaci rekwizytów, takich jak latarka, które można wykorzystać w ramach symulacji w wirtualnej rzeczywistości, tworząc wrażenie rozglądania się po samochodzie w ciemności. Wszystko to pozwala Fordowi na przyspieszenie procesu tworzenia produktów bez konieczności czekania na fizyczne prototypy.

Działająca w branży turystycznej, sieć hoteli Marriott, opracowała „teleporter”, który pozwala użytkownikom wejść do budki, w której założą okulary Oculus Rift i wirtualnie odwiedzą centrum Londynu lub plażę na Hawajach. Teleporter działa także z innymi zmysłami, w efekcie czego użytkownicy mogą również poczuć wiatr we włosach czy słońce na swych twarzach.

Realistyczne możliwości generowania wirtualnej rzeczywistości przez Oculus Rift są również użyteczne w architekturze. Zostały one wykorzystane przez firmę Arch Virtual, specjalistów od tworzenia środowiska 3D, specjalnie pod kątem wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości. Opracowali oni wirtualny magazyn, bazując na okularach Oculus Rift. Klientem, dla którego przygotowano system jest firma Wessels, producent zbiorników ciśnieniowych. Wirtualny magazyn (Virtual Warehouse) pozwala prezentować zainteresowanym klientom na targach produkty w sposób taki, jakby stali oni w magazynie producenta. Pozwala to wyeliminować konieczność transportowania zbiorników do pokazu, które czasem mogą mieć wysokość dwóch pięter.

Założyciel Arch Virtual, Jon Brouchoud, wróży że wirtualna rzeczywistość będzie pozwalała na tworzenie unikalnych, szytych na miarę doświadczeń, które nie będą się zbytnio różniły od tego, co pokazano w filmie Incepcja Christophera Nolana: „Świętym Graalem jest sytuacja, w której architekci i projektanci będą mogli stopniowo tworzyć wnętrza budynków, podejmując decyzje i przesuwając wirtualne ściany w czasie rzeczywistym.

Możliwości rozwoju urządzeń noszonych na ciele

Projektanci urządzeń noszonych na ciele mogą rozpocząć prace nad nowym projektem na kilka różnych sposobów. Mogą na przykład kupić zestaw układów scalonych i innych podzespołów oraz zintegrować je w ramach projektu opracowywanego samodzielnie, od zera, albo też nabyć gotowe urządzenie, które mniej więcej pasuje pod kątem sprzętu do tego, czego potrzebują i zaprogramować je, by powstał produkt, który wprowadzą na rynek.

Spektrum „mniej lub bardziej kompletnych” platform rozpościera się na szereg zestawów deweloperskich, co zostało pokazane poniżej na przykładach z oferty Farnella.

Gotowy do integracji: MBIT-WEARIT

MBIT-WEARIT to zestaw deweloperski, który pozwala na prototypowanie urządzeń noszonych, stosowanych do śledzenia uprawiania sportu. Jego obsługa sprowadza się do programowania procesora ARM Cortex-M0, dostępnego w platformie BBC micro:bit. Zestaw zawiera obudowę na micro:bit, dwa paski na nadgarstek, smycz, brelok, kabel i dwie baterie AAA oraz sam komputerek micro:bit. Wspiera możliwość bezprzewodowego wgrywania programu przez Bluetooth Smart.

Zestaw Deweloperski Hexiwear z mikrokontrolerem Kinetis K64, zaawansowanymi czujnikami NXP i szkłem z niebieską obwolutą

Hexiwear to zestaw deweloperski na potrzeby urządzeń noszonych na ciebie. Jest mały, smukły, pobiera mało mocy i zawiera dużo sensorów, które pozwalają mierzyć świat naokoło człowieka. Jest w stanie komunikować się bezprzewodowo i może łączyć zarówno do pobliskich urządzeń, jak i odległych serwerów w chmurze.

O ile Hexiwear jest przedstawiany jako zestaw deweloperski i może być używany jako taki, jest też gotowy do pracy jako kompletne urządzenie, wraz z wyświetlaczem, łącznością BLE, czujnikami, przyciskami i akumulatorem. Jego funkcje można rozszerzyć za pomocą płytek w standardzie „Click”, a programowanie odbywa się za pomocą kompilatora microC PRO dla układów ARM. Dla twórców dostępne jest ponad 500 bibliotek oraz sam kod źródłowy programów dla Hexiwear.

Hexiwear został opracowany we współpracy z firmą NXP Semiconductors i jest przeznaczony głównie dla projektantów, którzy potrzebują kompletnego zestawu IoT: uniwersalnego sprzętu o małym poborze mocy, kompatybilnych aplikacji na Androida i iOS oraz łączności z chmurą. Hexiwear jest rozwiązaniem z w pełni otwartym kodem źródłowym.

Referencyjna płytka projektowa dla galwanicznego systemu odpowiedzi skórnych

GSR (Galvanic Skin Response) – czyli w wolnym tłumaczeniu – galwaniczny system odpowiedzi skórnych, polega na pomiarach impedancji skóry człowieka w różnych sytuacjach. Projekt referencyjny MAXREFDES73# to noszone na nadgarstku urządzenie GSR, które monitoruje zarówno impedancję skóry, jak i jej temperaturę i jest w stanie komunikować się na odległość do 20 m za pośrednictwem bezprzewodowego interfejsu BLE. Urządzenia typu GSR mogą być wykorzystywane w terapii medycznej, wykrywaczach kłamstw oraz na potrzeby monitorowania stanu zdrowia i komfortu użytkownika.

Zestaw ewaluacyjny z pulsoksymetrem MAX30100 i układem scalonym do pomiaru tętna na potrzeby urządzeń noszonych, monitorujących stan zdrowia

Zestaw ewaluacyjny MAX30110 pozwala na szybkie testowanie przetworników optycznych MAX30110 i MAX30112, służących do pomiarów natlenienia krwi i pulsu człowieka, na różnych elementach ciała, a przede wszystkim na nadgarstku. MAX30110 komunikuje się z otoczeniem za pomocą interfejsu kompatybilnego ze standardowym SPI, a model MAX30112 poprzez interfejs kompatybilny z I2C. Zestaw ewaluacyjny pozwala na tworzenie elastycznych konfiguracji, by zoptymalizować jakość sygnału pomiarowego, przy minimalnym poborze mocy. Zestaw pomaga użytkownikowi szybko nauczyć się, w jaki sposób skonfigurować i korzystać z układów MAX30110 i MAX30112.

Płytki ewaluacyjne do bezprzewodowej transmisji mocy

Płytka ewaluacyjna STEVAL-ISB038V1 zawiera bezprzewodowe, przeznaczone do noszenia na ciele, transmitery i odbiorniki mocy, moduły STWLC04 i STWBC-WA. Natomiast płytka STEVAL-ISB038V1R obejmuje jedynie odbiornik STWLC04.

Płytka deweloperska WARP7 – platforma IoT następnej generacji dla systemów Linux i Android OS

WaRP7 przyspiesza i ułatwia rozwijanie urządzeń noszonych na ciele, samodzielnie mierząc się z niektórymi wyzwaniami technologicznymi i pozostawiając projektantom więcej wolnego czasu na skoncentrowanie się na właściwych funkcjach urządzenia. Platforma składa się z dwóch płytek: bazowej i dodatkowej. Bazowa opiera się o procesor aplikacyjny NXP i.MX 7Solo, w którym zastosowano zaawansowaną implementację rdzenia ARM® Cortex®-A7 oraz rdzeń ARM® Cortex®-M4. Ta unikalna, heterogeniczna architektura wielordzeniowa pozwala na pracę przy bardzo niskim poborze mocy, co jest krytycznie ważne dla większości zastosowań w urządzeniach noszonych na ciele. Jednocześnie zapewnia wysoką wydajność, umożliwiającą pracę systemu operacyjnego wysokiego poziomu i działanie bogatego interfejsu użytkownika. Płytka rozszerzeń bazuje na elastycznym projekcie z czujnikami, które pozwalają zbierać różne dane oraz jest wyposażona w gniazdo MikroBus™, które sprawia, że jest kompatybilna z ponad 200 płytkami Click. To wszystko sprawia, że świetnie sprawdza się podczas szybkiego prototypowania na potrzeby różnych aplikacji urządzeń noszonych.

WARP7 IoT

Ilustracja 6:

Platforma WARP7 IoT z płytkami deweloperskimi WARP7 IoT and Wearable platform development board Platforma WARP7 IoT z płytkami deweloperskimi

Komponent do urządzeń noszonych: RSL10 – SoC Bluetooth 5 o ultra-niskim poborze mocy

RSL10 to wysoce elastyczny, wieloprotokołowy układ radiowy, pracujący w paśmie 2,4 GHz i cechujący się ultra-niskim poborem mocy. Został zaprojektowany specjalnie z myślą o zastosowaniach w wysoce wydajnych urządzeniach noszonych na ciele i aplikacjach medycznych. Ma wbudowany procesor z rdzeniem ARM® Cortex®-M3 oraz układ DSP LPDSP32 oraz wspiera standard BLE i protokoły własnościowe w paśmie 2,4 GHz, bez nadmiernego zużywania mocy. Pozwala także na aktualizację firmware'u poprzez interfejs radiowy (FOTA – Firmware Over The Air).

ON Semiconductor RSL10 RF Transceiver

Ilustracja 7:

Transceiver radiowy ON Semiconductor RSL10 ON Semiconductor RSL10 RF Transceiver ON Semiconductor RSL10 RF Transceiver

Podsumowanie

W niniejszym artykule pokazaliśmy, jak określenie „urządzenia noszone na ciele” rozszerza się na różne znaczenia, począwszy od inteligentnej odzieży, przez biżuterię, tatuaże, zestawy okularów, a kończąc na bransoletkach i opaskach. Użytkownikami tego typu rozwiązań są zarówno pacjenci, którzy potrzebują dostępu do technologii, by zarządzać swoim stanem zdrowia i informować o nim, jak i osoby, które chcą wydać nieco środków na sprzęt, który polepszy ich życie i sprawność fizyczną. W przypadku zestawów z okularami, pojawia się coraz więcej systemów wirtualnej lub rozszerzonej rzeczywistości, nie tylko na potrzeby rozrywki, ale także stworzonych w celach biznesowych, szkoleniowych, wspierających branżę architektoniczną oraz inne aplikacje wizualizacji.

Kolejnym trendem jest wykorzystanie sztucznej inteligencji do analizy danych i wykrywania trendów oraz uczenia się na nich, co wynika z rosnącej ilości danych generowanych przez sensory. AI pozwala tworzyć podsumowania i prezentować informacje w formie, która ułatwia podejmowanie decyzji przez jej użytkowników.

Źródła

https://www.medilync.com/insulync

https://www.medisave.co.uk/nonin-3150-wristox2-pulse-oximeter.html

https://www.engadget.com/2017/04/25/xprize-winner-better-than-star-trek

https://www.zdnet.com/article/qualcomm-tricorder-xprize-goes-to-u-s-team-for-device-fusing-ai-iot-health

https://www.hexoskin.com

https://www.prnewswire.com/news-releases/circuitex-conductive-technology-advances-design-flexibility-in-smart-apparel-300402038.html

https://www.indiegogo.com/projects/portable-voice-assistant-for-productivity

https://www.digitaltrends.com/health-fitness/wearable-tattoo

https://www.media.mit.edu/posts/duoskin-rolls-out-on-the-runway

https://en.wikipedia.org/wiki/Oculus_Rift

http://www.expertreviews.co.uk/oculus/oculus-rift

https://www.oculusforbusiness.com

https://www.techrepublic.com/article/9-industries-using-virtual-reality

https://www.techradar.com/news/gaming/5-incredible-ways-oculus-rift-will-go-beyond-gaming-1220211

http://uk.farnell.com/element14/mbit-wearit/micro-bit-32bit-arm-cortex-m0/dp/2832540?st=wearable

http://www.farnell.com/datasheets/2051314.pdf?_ga=2.90178130.938801719.1525253592-419697015.1487005164

http://www.farnell.com/datasheets/2062417.pdf?_ga=2.167141878.938801719.1525253592-419697015.1487005164

www.farnell.com/datasheets/2339475.pdf?_ga=2.205128024.938801719.1525253592-419697015.1487005164

http://uk.farnell.com/stmicroelectronics/steval-isb038v1/eval-board-wireless-battery-charger/dp/2629846?st=wearable

http://uk.farnell.com/stmicroelectronics/steval-isb038v1r/eval-board-wireless-power-receiver/dp/2629845?st=wearable

http://uk.farnell.com/element14/warp7/sbc-warp-7-development-kit/dp/2544631

http://www.farnell.com/datasheets/2571983.pdf?_ga=2.117593545.1971781704.1524562896-419697015.1487005164

Technologia noszona na ciele: czym dokładnie jest i dlaczego cieszy się taką popularnością? Data publikacji: 5 czerwca 2018 r. przez Farnell element14