肤畅附随 穿戴装置传感感应与微机电技术
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微机电系统(MEMS)是将机械元件与微型电子元件融合在一起的工业技术。在各MEMS元件制造与供应商的制程与技术的提升之下，让MEMS的体积更小、能耗更低、甚至采多合一的功能设计，以应用在电子、汽车、医疗、国防、航空等工业领域。如今在穿戴式装置兴起的年代，MEMS的应用更加淋漓尽致，厂商的传感技术也将发挥到极致，让智能生活的无所不在。接下来看看MEMS技术在穿戴式科技产品的应用现况…
自2006年任天堂率先发表了Wii，开启体感操控的游乐器新时代，而苹果在2007年发表的iPhone智能手机、与2010年发表的iPad平板电脑，也率先为移动设备市场开启多指触控的新操作时代，引爆了MEMS(微机电系统)市场需求量逐年暴增。
应用到体感控制的MEMS元件，主要内建了惯性传感元件(Inertial Measurement Unit；IMU)，以用来侦测物体运动的元件，包含加速度计(Accelerometer或G-sensor)、陀螺仪(Gyroscope或Gyro)、磁力计(Magnetometer或M-sensor或称E-Compass)。
例如2009年的苹果iPhone 3G的加速器为ST LIS331DL，到2010年的iPhone 4的时候，A4 CPU整合了陀螺仪，再搭配AKM8975的磁力计与STM33DH加速器，IMU必备的三种传感器全到齐。也成为当今许多手机之动作感应器的必备元件。
光学感应元件部分，主要有摄影机(Camera)、距离感应器(Proximity Sensor)、光度传感器(Ambient Sensor)，可以用来传感周遭环境，可以侦测到手势移动，来做为手势输入或人脸识别等应用，亦可应用在智能眼镜这类的穿戴式产品。
此外，在环境传感元件部分，像是温度计(Thermometer)、气压计(Barometer)、湿度计(Hygrometer或Humidity Sensor)、压力计(Manometer或Pressure Sensor)、计步器(Pedometer)，甚至心率器(Heart Rate Sensor)等等，主要用来提供给户外运动者统计运动量的应用，主打健康照护市场。
惯性传感元件的进化 从3轴到12轴
早期的MEMS元件，大多是采用单一功能来设计，以惯性式传感元件(IMU)来说，就包含了：3轴加速器(以下简称A；产品有Analog Devices AXDL330、Freescale MMA7660FC、ST LIS3DH、Bosch BMA150等)、3轴磁力计(以下简称M；产品有如ST LIS3ML、Freescale MAG3110、Honeywell HMC5883L等)、3轴陀螺仪(以下简称G；产品有如ST L3GD20、InvenSense ITG-3200等)。
由于制程技术进步，近年来新一代的IMU元件，除了将体积缩小之外，多合一的MEMS元件(俗称Combo MEMS)也纷纷出炉。MEMS大厂们纷纷推出IMU Combo MEMS，有些是所谓的6轴设计(即整合上述A+M或A+G的功能，例如ST LSM6系列、InvenSense MPU-6500系列)，有的是6+3轴设计(整合上述A+M的功能，然后模拟出G的功能，例如Kionix KMX61G)，也有9轴设计(整合上述A+M+G的功能，如InvenSense MPU9x50、Bosch BMX055、ST LSM9DS0等)，目前6+3轴、9轴已是新一代IMU芯片的主力产品。
Kionix的KMX61G(6轴惯性传感器)，整合了加速度计和磁力传感计，搭配内建的软件来模拟陀螺仪，整体功耗可再大幅缩减，为9轴产品的十分之一，另还有嵌入式温度传感器，3x3x0.9mm封装尺寸，适合应用在于保健、健身与监测应用上的穿戴式移动设备，也荣获2013年最佳传感器创新奖。
另外，还有所谓的10轴设计，即A+M+G共9轴之外，再加一个P(P为压力计)功能，透过前三轴算出压力值。这就是所谓的DoF (Degrees of Freedom；全自由度)动作的IMU芯片，这类产品有Analog的ADIS16407。
当然，还有厂商针对Windows 8 Sensor Hub设计出USB传感模块，支持12轴架构，亦即上述10轴再加温度计与光源感应器，搭配微软的Sensor API，以供厂商来设计出电脑产品。例如Freescale RDFXWIN8USB。
穿戴式装置所应用的惯性传感元件
在穿戴式科技已成显学的今天，各厂商纷纷发表多款如智能手表、智能手环等穿戴式商品，以时尚造型、体积迷你等诉求来吸引消费者；为主打健身与运动诉求，其内建了许多惯性传感器(IMU Sensors)，也有内建环境传感功能的产品。
这些比手机、平板更小的穿戴式装置，势必得应用到更小的元件设计，来满足穿戴式装置需要更轻薄短小的要求。因此众MEMS元件制造商，纷纷推出前述的多合一的MEMS系统元件，使体积更小、功能更多，让系统设计上更加简洁、容易。
如今许多穿戴式装置，在IMU元件上，大多只配置3轴加速器，因为只要加速器，就可计算出运动量(计步器、跑步？骑车速度等等)，包含Qualcomm Toq、Martian Passport等智能手表，以及Nike+ FuelBand SE、Adidas miCoach SMART RUN、Garmin Forerunner系列、Jawbone UP系列等运动手表？手环。
好一点的智能手表？手环，则是配置六轴陀螺仪？加速器为主，以Samsung Gear 2/Neo智能手表与Gear Fit智能手环所内建的InvenSense(应美盛)的MPU-6500，便是六轴陀螺仪？加速器的设计，且采3x3x0.9mm QFN封装，体积非常小，适合放在穿戴式产品。
其他品牌部分，像是Sony Smartwatch SW2与Smartband SWR10、Pebble Steel、i’m Watch、Fitbit Flex、Kreyos Meteor等手表？手环，可以计算出活动量、睡眠品质、计算卡路里消耗等等。
MEMS麦克风 抗噪让语音更清楚
MEMS麦克风，属于电容式麦克风的变型，其压力感应膜是以MEMS技术直接蚀刻在芯片，同时整合一些电路与前置放大器。由于比传统麦克风具备降噪音、体积小、高效能、不担心电子杂讯与高频RF干扰问题等优点，因此很快成为市场上移动设备的宠儿。
Knowles(楼氏)是MEMS麦克风的领导厂商，在2003年首度推出，最早导入Motorola的超薄型手机，随后越来越多厂商导入。苹果在iPhone 4内建Siri语音识别功能时，也导入双MEMS麦克风(Knowles + Infineon组合)来提升收音效果。MEMS让体积可以进一步缩小，同时具指向收音效果。使得后来越来越多智能手机也陆续导入双MEMS麦克风，来提升录音品质。
在穿戴式装置上，许多具备语音输入和控制的智能手表，皆有内建MEMS麦克风来帮助降噪。如Samsung Gear全系列、Martian Passport、以及Kreyos Meteor。
心跳感应器上「表」 脸红心跳全纪录
Pulse oximetry(脉搏血氧仪；SPO2)，是一种可以监测动脉中携带与不携带氧的血红蛋白的比例。以两颗绿色LED灯探测，分别以波长为660纳米和905？940纳米，来照射皮肤部位。因为含不含氧的血红蛋白对这两种波长的吸收率有很大的差别，透过此方式便可计算出两种血红蛋白的比例，以检测健康状态，不需要抽血。此外，该仪器也能「看」到脉搏率，以计算出心跳次数。
日前飞利浦(Philips)开发了超迷你的脉搏血氧仪，可以应用在穿戴式装置(如智能手表、手环等产品)，采用上述的技术，但由于上述的方式适合在静止的情况下测量比较精准，在运动时会因为动作太大而测量不准。因此为了修正到让运动中也能测量到心跳，Philips额外推出一个动态感应器并内建动态数据特殊处理软件，让使用者就算跑跑跳跳，也能透过动态补偿的方式来修正到真正的心跳率。
例如MioGlobal Alpha 与Adidas(爱迪达) miCoach SMART RUN运动手表，其手表背面便镶入这样的传感器，可以为运动员量测出心跳状态，免除需要另外携带心率带的困扰，更可透过血氧浓度来侦测病人的健康状态，以便适时提出警讯。
此外，Samsung Galaxy S5手机，以及Samsung Gear 2/Neo、Fit智能手表？手环，背面也都配备自家的脉膊侦测仪，该功能可以提供让使用者做好自我健康管理。
