ウェアラブル電子機器の挑戦

• インフォテインメント: 音楽、写真、ビデオ、地図、電子メールなど、情報通知や娯楽に使用されます。
• 活動の追跡: 歩行、睡眠、心拍数、摂食量などの活動や機能を監視するために使用されます。これにより、重要なフィードバックが個々の消費者に即時に提供され、その時点で行動を変更することができます。
• 健康監視: 診断された状態の監視、および近い将来には診断をサポートするために使用されます。ただし、プライバシーに関する規制要件と懸念により、そのような技術には長い開発期間と試験が必須になります。
• 産業およびエンタープライズ: 工場のプロセス監視や倉庫の在庫更新などのリアルタイム データを提供する、手首に装着する端末に重点を置いています。スマート グラスおよびスマート バンドは、産業部門において "デスクを使用しない" 遠隔労働者の場合に迅速に採用されることが予期されます。
• 軍事 システム: システムを管理するために、パーソナル ネットワーク、センサ、外部通信、および電力を統合します。目的の一つとして、各兵士が広大な戦場に出た際には、サブシステムを接続するコネクタとケーブルは高性能で耐久性に優れ、堅牢であるとともに歩兵用に軽量である必要があります。

センサはウェアラブル電子機器における重要部分であり、小型化と高度化が進み続けています。使用できるセンサには多くのタイプが存在しますが、最も一般的なものは慣性測定装置 (通常は加速度計) です。加速度計は、特定の動作、方向、強度または速度を追跡できます。加速度計の 1 つの簡単な例として、携帯電話またはタブレット (入力) が回転されると、デバイスがその動作を処理し、それに従って画面を回転させます (出力)。
その他の圧力、温度、位置、湿度などの一般的なセンサは、コンパス、GPS、ジャイロスコープなどのアプリケーションでの動作検出をサポートします。医療用途で使用されるセンサは、血流、脈拍、血圧、血中酸素濃度、筋肉の動き、体脂肪、および体重の測定とモニタに使用できます。最も成功しているウェアラブル機器は、収集された生データをアルゴリズムを使用して処理し、実用的で意味のある知見をユーザに提示する機器です。

ウェアラブル電子機器は外部と通信できなければなりません。短距離無線または他のワイヤレス プロトコルを介したワイヤレス接続がよく使用されていますが、USB ポートを介した有線接続が一般に必要です。

多くのウェアラブル機器には、ユーザ対話用のビデオ ディスプレイまたはタッチ スクリーンが備えられています。そのような小型ディスプレイにとって大きな課題は、使いやすさです。スマート ウォッチ上の高解像度ディスプレイには、あまり面積がありません。使いやすさを維持するには、画面上に収まる情報量と、生成された情報の読みやすさとの正しいバランスが必要です。これらのディスプレイの消費電力の管理は、大手ウェアラブル機器メーカにとって重要課題となります。フルカラー LCD または OLED のディスプレイとは対照的に、電子インクや電子ペーパなどの低電力の代替手段が広く使用されています。どのような電子デバイスでも同様ですが、再充電可能バッテリーまたはその他の充電方法によりウェアラブル機器に給電する必要があります。これには、通常はバッテリーに再充電するために接続される電源用のポートが必要です。新しいウェアラブル デバイスに組み込まれる主要な機能として無線送電が出現してきており、防水の必要性が示されています。 

ウェアラブル電子機器の別の一般的な特徴は、アプリケーションの更新または変更中にさまざまなアプリケーションを実行できることです。たとえば、スマート ウォッチは携帯電話に類似しています。これは、重要なアプリケーションの更新およびダウンロードのために独立してインターネットに接続している間に装着者がさまざまな作業を実行できるコンピュータです。

IoT の重要な要因はインターネット プロトコル (IP) の使用です。IP は、情報の流れを制御するためにイーサネットおよびインターネットで使用される通信プロトコルです。IP アドレスを持つすべての接続済みデバイスは、他のすべての IP デバイスと通信できます。ファイアウォール、パスワード、および他のセキュリティ対策により、どのデバイスが相互に通信できるかが制御されます。ウェアラブル電子機器は IP アドレスに基づいて IoT に参加します。
IoT の一部となる 1 つの利点は、ウェアラブル電子機器がスタンドアローン デバイスとして存在する必要がないということです。 フィットネス ブレスレットから取得した活動データは、コンピュータのアプリケーションにダウンロードし、経時的な傾向を詳細に分析して進捗の追跡に役立てることができます。ウォッチ内の音楽プレーヤは、クラウド コンピューティングを使用して歌を取得することができます。結果的に、人々はどこにいても、単にウェアラブル電子機器と IoT の世界を探求することで、手元にある体に装着した小型デバイスにより、テレビ、家、自動車、家電製品、救命デバイスなど IoTとの相互作用が可能になります。

これらの構成部品を正しい製造可能性レベルで正しいサイズ形状に実装することが課題です。コネクティビティ分野のリーダーとして、TE はウェアラブル電子機器のメーカーと密接に連携しています。図 2 は、スマート ウォッチの通常のコネクタ ソリューションを示しています。これらの部品、および他の構成部品の大部分における重要な特長は、低背でフットプリントが小さいということです。低背は、デバイス自体のスリムな設計を想定できるようにするために特に重要です。 

スペースを重視する場合、部品を統合すると、システムが簡素化するだけではなく、使用可能なスペースが最大限効率化できます。携帯電話に関する図 3 に示されているように、アンテナを直接ハウジングに組み込むことができます。そのような Molded Interconnect Device (MID) と新たに出現したアンテナ技術により、回路トレース、アース プレーン、およびシールドを成形部品に統合することができます。基板は、工業用プラスチックまたは複合材のいずれかです。複合材は、材料の強度を上げることができ、コスト効率の高い成形と金属化が大きな強みです。

ワイヤレス充電の欠点は、低効率、高い発熱、充電時間遅くなることです。これらの問題はそれぞれ関連しており、新しいコイル構造とより高い結合周波数によって改善されます。ほとんどのウェアラブル デバイスは非常に低電力であるため、これらの欠点の影響は最小限になります。

ウェアラブル電子機器市場の課題は、生活を向上させる有益なデータを提供できるデバイスを製作することです。手首、頭、または足のどこに装着するかは関係なく、ウェアラブル機器はファッショナブルかつ堅牢で、簡単に再充電できる必要があります。