——MLX90632在手表應用的國產替代

當下，隨著生活水平的提高，人們對健康重視程度越來越高，越來越多具有醫(yī)療功能消費電子產品走入我們的生活，包括具有各項指標監(jiān)測的手表、血壓計、體征檢測儀等。消費電子醫(yī)療化，醫(yī)療電子簡單化已成為一種趨勢，并逐步獲得消費大眾認可。

早期的智能手表除了具有普通手表功能外，還具備連接手機、打電話功能，除此之外，還有計步、統(tǒng)計卡路里、測試心率、血氧以及部分具有測試體溫等功能。這里我們重點討論體溫檢測方案的實現(xiàn)，其中以蘋果和三星為典型代表，二者在體溫檢測實現(xiàn)上都是選擇了MLX90632這個型號。

最近幾年備受追捧的健康手表，不同于普通的智能手表，除了具有智能手表的血氧、心率功能外，還具有監(jiān)測心電、體溫、血壓、血糖等功能，通過對各項指標長期監(jiān)測來判斷不同個體的健康變化。國內健康手表諸如S糖、安D等品牌在健康細分領域深耕，結合中醫(yī)理論對慢性病及突發(fā)疾病做長期及實時監(jiān)測。

目前血氧、心率、心電、體溫都是可以通過傳感器直接測得，血壓一般有兩種技術可以獲得：PPG方式推算和增加氣泵傳感器實測。手表上血糖的測量基本上都是通過算法實現(xiàn)，而基礎體溫是血糖算法中非常重要的關鍵參數(shù)之一。在健康手表應用中血氧、心率、體溫等都是非常重要的基礎參數(shù)，心率和血氧的測量當下主流技術方式為PPG，體溫測量分為NTC接觸式測溫和非接觸式紅外測溫兩種方式。

早期在手表上做體溫檢測都是通過接觸式測溫方式，如下圖中銀色部分，NTC通過導熱硅膠固定在金屬片上，金屬片安裝在手表的底部。測溫時需要將手表做緊密佩戴，金屬片與皮膚緊密接觸且達到熱平衡后，NTC通過測得金屬片的溫度，等效為皮膚溫度，再做體溫算法。該種方式有如下缺點：

1，做精準測溫需要手表佩戴緊密，這樣會影響舒適性。如果佩戴較松，金屬片和皮膚存在間隙，金屬片散熱很快，會導致測試結果嚴重失真。

2，該方式為二次熱傳導，皮膚將熱量傳導至金屬片，金屬片傳導至NTC，響應速度慢。

紅外非接觸測溫傳感器則很好的解決以上問題，可以在不接觸的情況下，直接測量皮膚溫度，且響應速度為ms級。紅外非接觸傳感器在手表設計上需要結構的配合，符合視場角要求。

紅外非接觸測溫傳感器要獲得高精度的測量結果需要使得傳感器和被測物在同一個環(huán)境溫度下達到熱平衡，但在手表使用場景下，紅外非接觸測溫傳感器內置于手表中，通過內部環(huán)境溫度都在30~40℃左右，藍牙版和4G/5G版因功耗不同，內部溫升差異較大。而人通常是在室溫環(huán)境下，二者環(huán)境溫度并不一致。因此在手表上做精準體溫的檢測難度更大，需要結合產品自身的工作狀態(tài)做很多深度測試，拿到和手表自身相關的熱模型，再做算法進行適配。

紅外傳感器的應用不同于其他傳感器，使用門檻非常之高。調試階段需要專用儀器設備，諸如黑體、恒溫水槽、高低溫試驗箱，生產階段的標定需要黑體、恒溫房等設備和環(huán)境。做紅外傳感器的開發(fā)需要對傳感器特性有非常深刻的認知，還需要對應用的產品特性和工況有充分了解(做大量的測試后獲取產品熱模型，提取相關參數(shù))，才能做好產品級的算法。這種應用是跨學科工程學，包括結構設計、光學、熱力學、產品級算法、硬件、軟件等方向綜合應用。

作為一個方案公司，我們也是摸索了很久，趟了很多坑，試用了國內國外很多紅外非接觸傳感器。總結下來這種應用最大的問題不在于傳感器硬件本身，而是軟實力相關的技術支持。最終選擇了領麥微這個品牌的S-D1的貼片傳感器，這個型號其在很多穿戴方案公司和品牌也有了很多成功案例。最主要的是在開發(fā)階段提供了適配我們mcu型號的驅動程序和適配我們產品體溫算法，可以讓我們專心于產品開發(fā)，在測溫這部分基本沒有花費太多精力。通過領麥微的技術支持和技術交流，也讓我們對紅外非接觸測溫傳感器有了一個全新的認知。分享一下他們在手表領域的應用案例，其中也包括我們的一款全新手表。