日本企業在科技方面總是會時不時的冒出一些古靈精怪的想法，前不久日本研究員宣推出了一款可以通過測量心率來實施監測狗壓力狀態的傳感器，可謂開心率傳感器應用之先河。類似這樣的應用在日本可謂不勝枚舉，可以說，日企已經將傳感器的應用創意發揮到了登峰造極的地步。而在中國，傳感器的應用又是怎么樣的呢？

在國內，傳感器在我們生活中的應用越來越廣泛，除了沒有這種可以監測狗壓力狀態的奇葩應用之外，工廠、機械、醫療、車載以及通信領域，傳感器的應用給人們帶來更加舒適、安全與便利的生活。傳感器的需求也在與日俱增，成為我們生產生活中不可或缺的一部分。

以我們生活中的應用為例，近年來比較火熱的一項應用就是可穿戴設備 ，從剛開始的可穿戴設備單一的計步功能，到信息通知功能，睡眠功能，到自動識別運動功能，可穿戴設備的功能越來越多，這其中自然離不開工程師對于傳感器更加成熟與完美的應用與掌握。

同時隨著傳感器功能的愈加豐富以及功耗的愈加降低，傳感器也為可穿戴設備帶來了新的發展方向。最近可穿戴設備應用比較熱門的功能就是7×24小時的不間斷的實時心率監控功能，那么日本企業是如何看待心率監測這一功能的呢？又是如何針對這一細分需求設計產品的呢？中國廠商想要發展傳感器產品又有哪些值得借鑒的呢？下面就讓我們從羅姆（ROHM）的傳感器之路看看日本廠商的傳感器思路吧！

ROHM半導體(上海)有限公司  設計中心 高級工程師　孫彬先生

為什么心率監測成為熱門功能

心率是人體最重要的生命體征之一，通過大量事實驗證，很多病癥尤其是老年人病都跟心率有緊密的關聯，也就是說當人出現一些大病尤其是慢性病跟老年病的時候，都會引起心率的變化與異常。

每個人的心率都會因年齡、性別及其他生理情況的不同而不同。及時同一個人在安靜或睡眠時心率減慢，運動時或情緒激動時心率加快，在某些藥物或神經體液因素的影響下，會使心率發生加快或減慢。影響心率變化的因素主要是即自身調節、體液調節、神經調節三大調節系統。

智能手環測量心率的意義則主要表現在三個方面。

1、運動方面，心率可以體現用戶運動時身體的真實信息，如果心率太高運動太劇烈，用戶的身體水分蒸發太快，那么這種運動對身體無益，如果只是輕度運動心率不夠高，用戶也就不可能燃燒足夠卡路里。

2、疾病方面，通過監測靜息心率是否在正常范圍、日常活動中監測心臟停搏、心率異常增高等可起到及時預防疾病的作用，通過測量心率還可以監測脈搏波變化，從而可以分析脈率、血氧濃度，糖尿病患者的微循環外周血管狀態等。

3、精神方面，通過監測到的心率變異性，可分析自主神經功能評估，如精神壓力、緊張與放松程度以及睡眠質量等。

主流心率監測方案是什么

目前市場上可穿戴設備使用的主流心率監測方案是光電容積脈搏波描記法，簡稱PPG。基于物質對光的吸收原理。

當一定波長的光束照射到皮膚表面時，光束將通過透射或反射方式傳送到光電接收器，在此過程中由于受到皮膚肌肉和血液吸收的衰減作用，檢測器監測到光的強度將減弱。其中人體的皮膚、骨骼、肉、脂肪等對光的反射是固定值，而毛細血管和動靜脈則在心臟的作用下隨著脈搏容積不停變大變小。當心臟收縮時，外周血容量最多、光吸收量也最大，檢測到的光強度最小；而在心臟舒張時，正好相反，檢測到的光強度最大，使光接收器接收到的光強度隨之呈脈動性變化。

“脈搏傳感器整個模塊包括兩個部分。一個是綠色的LED的發射，右邊是芯片的接收，主要利用的是綠光達到人體的血管之后進行散射回來檢測的一個結果。人體心臟在收縮與舒張的過程當中，血管中的血流會發生體積變化，當你血流變多的時候，反射回來的綠光強度就會變小，血流變少的時候綠光強度就會變大，最終出現的就是一個脈沖的信號，通過脈沖的數量可以計算人體的脈搏數。” 羅姆（ROHM）半導體（上海）有限公司設計中心高級工程師孫彬先生在介紹傳感器原理是表示。

ROHM半導體(上海)有限公司  設計中心 副所長 金東輝先生

羅姆（ROHM）是如何做心率傳感器的

據孫彬先生介紹羅姆（ROHM）在傳感器方面方面核心技術主要有以下幾個方面：

續航是移動設備用戶最關心的問題，在電池技術無法突破的今天，更好的實現每個器件的節能減耗，是延長續航的唯一行之有效的途徑。比如說在設計智能手機的過程中，每個部件的功耗通常都是開發人員非常在意的一個環節。

為了解決這一問題，羅姆（ROHM）提出了“傳感器的融合方案”。它是什么意思呢？具體來說，通常許多傳感器都需要主芯片去頻繁驅動它來工作，這樣就會給主芯片帶來相當一部分的負擔，而主芯片的功耗是相當高的。羅姆（ROHM）采用了專門的低功耗傳感器微控制器，把傳感器的驅動工作從主芯片分離出來，進行單獨的控制以及一些數據處理，這樣可以減少數據的傳輸量，還可以有效的降低整體的功耗。

此外就是LSI AFE技術，AFE指的就是模擬前端，在傳感器的模擬前端當中包括一些信號的采集，噪聲的過濾，信號的放大，以及模擬信號轉換成數字信號等等。據羅姆（ROHM）半導體（上海）有限公司設計中心高級工程師孫彬先生介紹，羅姆（ROHM）在這些電路的設計方面都有非常成熟的經驗。

還有在封裝技術方面，羅姆（ROHM）也擁有非常齊全的封裝能力，在市場上比較流行的BGA、QFN、SOP等封裝，甚至是世界上最小的芯片級封裝CSP，羅姆（ROHM）都可以做到。

在通信技術技術方面，羅姆（ROHM）也一直致力于有線和無線通信，有線通信包括大家熟知的標準的協議（I2C和SPI等）。在無線通信方面，羅姆（ROHM）也推出了一些藍牙通信芯片。

收購——強化自身優勢

除了自身長期積累的技術之外，羅姆（ROHM）還不斷透過收購來強化自身的技術。

羅姆（ROHM）公司目前的公司架構主要包括三家公司，除了羅姆（ROHM）半導體公司之外，還有Kionix公司和LAPIS公司。

“Kionix這家公司是2009年羅姆收購的一家美國的知名半導體企業，它擁有世界領先的一個電容式MEMS的開發技術，這其中有一個核心技術叫硅深度蝕刻技術。有一些主要的產品，比如加速度傳感器、陀螺儀傳感器以及一些組合的產品。LAPIS公司前身是日本的OKI半導體，是羅姆在2008年收購的，它的主要產品像低功耗的MCU、語音合成芯片、無線通訊模塊等等。” 孫彬先生如是說。

推出新品，滿足市場需求

為了滿足市場不斷變化的需求，羅姆（ROHM）近年來始終保持這良好的產品發布頻率，以近期為例，羅姆（ROHM）面向運動手環和智能手表等可穿戴式設備領域，開發出測量脈搏信號的脈搏傳感器“BH1790GLC”。

據了解，“BH1790GLC”利用了羅姆（ROHM）多年來積累的光傳感器技術經驗和獨有的模擬電路技術優勢，提高了傳感器靈敏度。由此，即使LED的亮度較低也可準確感知脈搏，實現業界最小級別的低功耗。

另外，“BH1790GLC”采用脈搏傳感器特有的光學濾光片結構，可高精度地檢測脈搏信號。因此，不僅使可穿戴式設備的電池壽命更長，還將紅外線的影響降低到以往產品的1/10以下，即使在劇烈運動和室外等紅外線較強的環境下，也可獲得高品質的脈搏信號，有助于推動可穿戴式設備的進一步發展。

此外，“BH1790GLC”采用低亮度、低VF電壓的LED元件，可檢測脈搏信號，不再需要以往所需的LED電源用DCDC電路。與以往產品相比可減少達30％的安裝面積，有助于減輕設計負荷。

借鑒學習，中國傳感器市場該如何發展?

日本始終把開發和利用傳感器技術作為國家重點發展6大核心技術之一。日本科學技術廳制定的上世紀90年代重點科研項目中有70個重點課題，其中有18項是與傳感器技術密切相關。

我國雖然早在20世紀60年代開始涉足傳感器制造業，但是，我國在傳感器發展方面的問題也日益突出。我國雖然傳感器企業眾多，但大都面向中低端領域，技術基礎薄弱，研究水平不高。許多企業都是引用國外的芯片加工，自主研發的產品較少，自主創新能力薄弱，在高端領域幾乎沒有市場份額。此外，科研院所在傳感器技術的研究方面已與國際接軌，但產業化瓶頸遲遲未能突破。

當前技術水平下的傳感器系統正向著微小型化、智能化、多功能化和網絡化的方向發展。在各種新興科學技術呈輻射狀廣泛滲透的當今社會，作為現代科學“耳目”的傳感器系統，作為人們快速獲取、分析和利用有效信息的基礎，必將進一步得到社會各界的普遍關注。中國傳感器技術的發展不僅需要自身的不斷努力，也需要彼此借鑒學習國外的優秀經驗技術，才能更快的推動傳感器市場的發展，實現互利共贏的良好局面！