運動對生命既是不可或缺的，也是必不可少的。我們這些移動的人似乎處于永動機中，對于那些不動的人來說，可能需要某種形式的機械輔助工具來協(xié)助提供運動。不難想象，能夠測量這種運動的慣性傳感器在提供關(guān)于我們自己的有用信息方面如何變得像今天的音頻（麥克風）或光學（相機）傳感器一樣有價值。

當涉及到與MEMS相關(guān)的生活質(zhì)量討論時，定義不同的程度或階段可能是有用的，從測量到增強，再到確保。與音頻和光學傳感一樣，很容易識別慣性傳感器可以測量、捕獲或衡量個人輸出/健康狀況的應(yīng)用。例如，計步器使用加速度計來檢測步數(shù)并提供健身活動的測量值。同樣顯而易見的是，嵌入假肢中的運動探測器可以增強殘疾人的活動能力，并且檢測直立與俯臥位置的加速度計可用于挽救生命的患者監(jiān)測。在本文中，我們將探討運動傳感器的技術(shù)挑戰(zhàn)和復雜性范圍，以及測量、增強和確保的生活質(zhì)量機會。

傳感器性能

雖然慣性MEMS傳感器在汽車和消費市場中的成功在某些指標上帶來了傳感器性能的快速進步，但這些現(xiàn)有應(yīng)用與仍在出現(xiàn)的醫(yī)療生活質(zhì)量需求之間的性能要求仍然存在很大差異。為了檢查不同應(yīng)用的廣泛需求，我們可以比較功耗、尺寸、可靠性、環(huán)境魯棒性、性能和性能漂移方面的要求。功耗和尺寸可能是這些規(guī)格中唯一已經(jīng)被消費類應(yīng)用推向極端水平的規(guī)格。為汽車開發(fā)的傳感器通常還需要高水平的可靠性和環(huán)境魯棒性。

單傳感器應(yīng)用

生活質(zhì)量測量應(yīng)用，如活動監(jiān)測器，可以從低功耗、小尺寸傳感器中受益，但也需要高水平的環(huán)境魯棒性，以便能夠?qū)嶋H所需的運動與其他隨機影響區(qū)分開來。生活質(zhì)量增強工具可以分為可穿戴設(shè)備（如假肢）和手術(shù)或診斷設(shè)備（如機器人手術(shù)工具或便攜式超聲設(shè)備）。無論哪種情況，由于主動控制水平與測量設(shè)備的被動監(jiān)控水平的提高，性能和可靠性要求也隨之提高。為了解決生活質(zhì)量的保證問題，包括微型遠程手術(shù)和其他生命攸關(guān)的監(jiān)視器，不僅需要高性能，還需要非常低的時間漂移，以及對環(huán)境影響的最小敏感性。

表1建立了一些相對品質(zhì)因數(shù)，以比較各種規(guī)格因素下各種類型的生活質(zhì)量應(yīng)用的復雜性。即使對于測量設(shè)備中相對較低的電平要求，極低的功耗和小尺寸以及抑制溫度/沖擊/振動影響的能力相結(jié)合，也將這些應(yīng)用的需求與最簡單的消費者驅(qū)動的傳感器需求區(qū)分開來。

多種傳感器應(yīng)用

到目前為止，討論集中在單個傳感器的特性上，可能是測量線性運動（單軸加速度計）或角運動（單軸陀螺儀）。實際上，在現(xiàn)實生活中，運動僅限于（或可通過單個傳感器類型或單個軸識別）的場景相對較少。為了捕獲最精確的運動表示，或允許在不受限制的條件下（安裝位置或運動范圍）使用，通常需要智能地合并多個傳感器，并將傳感器準確地對準應(yīng)用參考框架。因此，除了基本的傳感器元件之外，機械和傳感器/信號處理要求也有很大差異，并且隨著我們從測量到增強再到確保，復雜性也在增加。

一個有趣的例子是在手術(shù)室中使用慣性傳感器，使人工關(guān)節(jié)（膝蓋或髖關(guān)節(jié)）更準確地對準患者獨特的解剖結(jié)構(gòu)。這種提高生活質(zhì)量的應(yīng)用旨在將關(guān)節(jié)對準提高到患者自然對準軸的誤差小于一度，而不是今天使用純機械對準方法通常為三度或更大的誤差。這有可能提供侵入性更小、手術(shù)時間更短、術(shù)后舒適度更高、關(guān)節(jié)置換更持久。

審核編輯：郭婷