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Herzfrequenz-Sensoren für Wearables: Teil 2: Praxis-Leitfaden für die Entwicklung

Dies ist der zweite Teil einer dreiteiligen Artikelserie über optische Herzfrequenz-Sensoren für biometrische Wearables. Ging es im ersten Teil noch um die Funktionsweise der Systeme, steigen wir nun endgültig in die Entwicklung solcher Systeme ein.

© Texas Instruments/Valencell Bildquelle: © Texas Instruments/Valencell

Stellen Sie sich vor, Sie sitzen in einem Planungs-Meeting, und das Team hat gerade eine Reihe beeindruckender Ideen für ein neues Wearable-Produkt mit optischer Herzfrequenz-Messung präsentiert, mit dem Sie Ihre Produktlinie ergänzen wollen. Jetzt richten sich alle Augen auf Sie: Mit wem sollten Sie beim Sensorsystem zusammenarbeiten? Und auf einmal wird Ihnen klar, dass Sie sich nicht ganz sicher sind, wo Sie ansetzen sollen. Wir bei Valencell stehen ebenfalls regelmäßig vor dieser Situation. Ich möchte Ihnen im Folgenden die zehn wichtigsten Lektionen vorstellen, die wir mehr als 50 Entwicklungsprojekten gelernt haben und Ihnen so einen Praxis-Leitfaden für die Entwicklung von biometrischen Systemen für Wearables an die Hand geben.

Anmerkung der Redaktion: Der Praxis-Leitfaden beruht ausschließlich auf Erfahrungen von Valencell. Wir veröffentlichen ihn, da wir ihn aus redaktioneller Sicht für gut befinden und die Schritte für nachvollziehbar halten. Wir übernehmen jedoch keine Garantie dafür, dass es nicht auch anders funktioniert.

 

1. Vergewissern Sie sich vorab, ob es funktioniert. Dies mag wie eine Selbstverständlichkeit erscheinen. Aber wer schon einmal ein biometrisches Wearable auf den Markt gebracht hat, wird bestätigen: Der schwierigste Teil des Produktentwicklungs-Zyklus besteht darin, dafür zu sorgen, dass die Funktion des biometrischen Sensorsystems Ihren Anforderungen entspricht. Als Ausgangspunkt sollten Sie ein funktionierendes Referenzdesigndesign. Testen Sie es keinesfalls nur im Labor, sondern probieren Sie es an mindestens 20 Probanden aus um sich zu vergewissern, dass es – verglichen mit einem legitimen Vergleichsgerät – in dem vorgesehenen Anwendungsfall funktioniert.

2. Arbeiten Sie mit einem Technologieanbieter zusammen, der Ihren Markt kennt und der Ihre Anforderungen erfüllen kann. Das Anwendungsfeld für biometrische Wearables ist denkbar breit. Achten Sie deshalb darauf, dass Ihr Technologieanbieter die Fähigkeiten und die nötige Erfahrung für das von Ihnen anvisierte Gerät mitbringt. Das passende Format, die richtigen Kenndaten, das richtige Maß an Genauigkeit sowie die richtige Benutzererfahrung spielen allesamt eine entscheidende Rolle für den Erfolg eines Produkts.

3. Entscheiden Sie sich für einen Technologieanbieter, der Know-how im Bereich der biometrischen Wearables und der Optomechanik mitbringt. Die Hardware-Bauteile sowie die optomechanische Konstruktion sind entscheidende Faktoren für präzise biometrische Wearables. Der von Ihnen ausgewählte Anbieter sollte umfangreiches Know-how im Hardware- und Optomechanik-Bereich besitzen und ein Experte im Evaluieren der Leistungsfähigkeit von Signalverarbeitungs-AFEs (Analog Front Ends) sein. Er sollte verstehen, wie Licht zum und vom Körper gekoppelt wird, damit die auf den Blutfluss hindeutenden Signale optimiert werden können und sich das Rauschen aus der Umgebung reduzieren lässt.

4. Fortschrittliche Signalextraktions-Methodiken sind von entscheidender Bedeutung. Aufgrund der Komplexitäten des menschlichen Körpers kommt es darauf an, dass alle Technologieentwickler ein klares Verständnis der Signalextraktions-Algorithmen besitzen. Dies gilt ganz speziell für die aktive Signalcharakterisierung. Diese dient zur Identifikation und Charakterisierung von bewegungs- und umgebungsbedingtem Rauschen, das die Signale verfälschen kann. Das Isolieren dieser und anderer Faktoren befähigt das biometrische Sensorsystem zur Ausgabe exakter Daten.

5. Die elementare Herzfrequenzmessung entwickelt sich zusehends zu einer Mindestanforderung für Wearables. Die Zukunft wird jedoch von anspruchsvolleren Messungen definiert, und deshalb sollte genau darauf geachtet werden, welche Messwerte das System liefern kann. Unterstützt es die kontinuierliche Herzfrequenzmessung oder nimmt es nur periodische Kurzzeit-Messungen vor? Kann es aufwändigere Werte wie das RR-Intervall (Zeit von einem Schlag zum anderen), die Herzraten-Variabilität (HRV), die Atemfrequenz oder den Blutdruck liefern? Noch wichtiger ist möglicherweise die Frage, ob der Anbieter seine Fähigkeit, diese Werte zu liefern, nachweisen kann. Taten sind hier eindeutig mehr wert als Worte.

6. Arbeiten Sie mit einem Technologieanbieter zusammen, der Ihr Produkt angemessen testen kann. Wenn Sie mit Anbietern für die zentralen Bauteile Ihres Produkts zusammenarbeiten, ist es nicht nur wichtig zu wissen, wie diese Anbieter ihre eigenen Produkte testen, sondern auch, wie sie ihre Produkte in Ihrem Gerät prüfen. Wenn sie Prototyptest-Services anbieten, sind Sie auf dem richtigen Weg. Fragen Sie aber unbedingt, ob sie auch Ihre vorgesehenen Anwendungsfälle testen können. Wo und wie führen sie diese Tests durch? An wie vielen Personen wird in jedem Prototypzyklus getestet?

7. Achten Sie auf bewährte Erfahrung in der Markteinführung biometrischer Wearables. Es ist wichtig zu wissen, in welchen anderen Produkten auf dem Markt die Technik, die Sie in Ihr Produkt integrieren wollen, bereits zum Einsatz kommt. Die Auswertung von Kundenbewertungen dieser Geräte kann Ihnen entscheidende Erkenntnisse darüber liefern, wie sich das betreffende Bauteil in Ihrem Gerät bewähren wird.

8. Entscheiden Sie sich für ein Team mit interdisziplinärem Know-how. Sie sollten die Fähigkeiten und das Know-how des Teams Ihres Anbieters kennen. Hat es sich auf Hardware spezialisiert oder auf Optik, Firmware oder Algorithmen? Welches sind seine Kernkompetenzen?

9. Die Erfahrung des Fertigungspartners ist von größtem Wert. Die Herstellung eines biometrischen Wearables ist etwas grundlegend Anderes als die Produktion eines typischen Wearable-Produkts, was hauptsächlich an der enthaltenen Optomechanik liegt. Auch wenn Sie schon früher einmal Aktivitätsverfolgungs-Wearables konstruiert und hergestellt haben, sollten Sie die Komplexität der zusätzlichen Biometrie nicht unterschätzen. Entscheiden Sie sich deshalb für einen Auftragsfertiger mit Erfahrung in der Großserienfertigung von biometrischen Wearables, denn dieser wird im Gegensatz zu anderen Herstellern bereits viele unerwartete Herausforderungen angetroffen und bewältigt haben.

10. Erkunden Sie die Intellectual-Property-Landschaft. Obwohl es sich hier um ein relativ neues Gebiet handelt, gibt es bei den biometrischen Wearables bereits eine umfangreiche Patentlandschaft, in der hochkarätige Unternehmen prozessieren. Zur IP-Landschaft für biometrische Wearables gehören Bereiche wie optomechanische Konstruktionen, die Datenverarbeitung, die Datenerfassung und die Visualisierung von Wearable-Daten.

Original-Publikation: 10 lessons learned from 50-plus biometric wearable product development cycles

 

Eingereichte und erteilte Wearable-Patente Bildquelle: © ipwatchdog.com

Eingereichte und erteilte Wearable-Patente