ウェアラブルエレクトロニクス完全ガイド：技術、トレンド、アプリケーション
Google Inc.が近年ヘッドマウントディスプレイを発売して以来、ウェアラブルデバイスにより多くの注目が集まっています。ウェアラブルエレクトロニクスは、消費者向け電子機器市場で急速に重要性を獲得したと言われています。多くの企業や業界のニーズに対処する新たな手段と見なされています。包括的なトピックとして、ウェアラブルテクノロジーは、より情報に基づいた評価のために低コストの機密データを提供する可能性のある手段となっています。現在、コンピューティングとエレクトロニクス技術の両方の改善により、ウェアラブルテクノロジーの市場は急速に成長しています。
ウェアラブルテクノロジーとは？
ウェアラブルテクノロジーは、着用可能なテクノロジーデバイスのカテゴリーであり、多くの場合、健康とフィットネスに関する情報の追跡を含むと言えます。
ウェアラブルテクノロジーとは、個人が着用できるウェアラブルアイテムに組み込まれた電子デバイスを指します。スマートウォッチ、フィットネストラッカー、スマートアイウェア、スマート衣類などが含まれます。これらのウェアラブルデバイスは、日常的に情報を追跡するために使用されます。スマートフォンの登場直後、ウェアラブルテクノロジーは業界における次の大きなトレンドです。
1.1 ウェアラブルエレクトロニクスの技術
エレクトロニクスの変化はサイズ改善から始まり、これらの改善はバッテリー技術、電力、メモリ、携帯性、その他の技術によって支えられています。「コンピューター、ディスプレイ、その他のギアの小型化により、ウェアラブルコンピュータのパイオニアたちが今日着用している『リグ』は、初期バージョンよりも小型で快適になりました。」（Weiss, 1999）。時間とともに、多くの企業が数十億個のトランジスタを搭載したチップを開発し始め、これらはコンピューティング世界の不可欠な要素となっています。
次の偉業は使用されるセンサーでした。これらのセンサーは、環境変数の変化に適切で正確な出力で応答できます。これらの変数は、オーディオ（音声と音楽）からビジュアル（光と色）、メカニカル（ボタンとキーボード）まで多岐にわたります。
1.2 市場で入手可能なさまざまなタイプのウェアラブルエレクトロニクス！
ウェアラブルエレクトロニクスは、フィットネスとヘルステック、通信、私たちが想像しかできなかった革新をカバーし、消費者市場で日々人気が高まっています。以下は、さまざまなウェアラブルエレクトロニクスとその背後にある技術を含む表です。
スマートウォッチ: 単に時刻を知るだけでなく、スマートフォンと接続時に通話、メッセージ、ソーシャルメディア更新、メールなどの通知をユーザーに提供します。
フィットネストラッカー: 心拍数を継続的に監視し、一定期間内のユーザーの歩数を把握します。このデバイスは現在、収集した情報を使用して、運動後のユーザーの消費カロリーを算出します。
スマート衣類: よりファッショナブルで高度にプレゼンテーション可能に見せるため、インテリジェントな電子デバイスを衣類に組み込みます。
スマートジュエリー: 現在、メーカーは女性向けにスマートウォッチをジュエリーとして作り、ユーザーの電話が手元にないときに通話、テキスト、メールを通知します。
スポーツウォッチ: 走行、水泳、サイクリングなどのスポーツに従事するアスリート向けに特別にターゲットを絞ったものです。これらのウォッチにはGPSトラッカーも搭載され、アスリートの速度、心拍数などの情報を提供します。
インプラント型エレクトロニクス: これは、これらのウェアラブルエレクトロニクスを人間の皮膚下に外科的に埋め込むという、別のレベルの技術です。臨床担当者は、インスリンレベルの追跡や避妊などの医療的意義のためにこれらを提案します。
ヘッドマウントディスプレイ: これらのデバイスを着用すると、バーチャルリアリティの世界に入ります。
ウェアラブルテクノロジーの範囲
ウェアラブルテクノロジーの製品と消費者の範囲は、公私の両セクターでより多くの業界が技術革新に投資し、仕事の分野を強化するツールとして活用するにつれ、極めて広範囲になっています。最近取り込まれたさまざまな側面には以下が含まれます：
- 通信
- ロボティクス
- ファッション
- 医療
- 学術
- エンターテインメント
- 農業
- 金融
- アスレチックス
- 消費者
- 軍事
- 小売
コンピューターと電気工学分野での技術の広大な発展の結果、ウェアラブルエレクトロニクスは広範囲にわたり急速に成長する業界となっています。市場価値はその後10年間で700億ドルに達すると信じられています。また、エレクトロニクスとコンピューティングがより高度になるにつれ、ウェアラブルな対応製品も同じ糸をたどることは明らかです。長期的には、業界がウェアラブルエレクトロニクスを消費者の日常生活に組み込み始める傾向が高いです。その結果、より多くの企業が投資する高い必要性が生じます。
ウェアラブルエレクトロニクス向けPCB設計が直面する主要課題
スマートでコスト効率の良い回路基板設計がウェアラブルエレクトロニクスの成功の鍵であることは秘密ではありません。しかし、ウェアラブルエレクトロニクス向けPCB設計は、見た目ほど簡単ではありません。標準的なエレクトロニクスには必ずしも適用されない、考慮すべきかなりの事項があります。ここでは、ウェアラブルエレクトロニクス向けPCB設計で直面する課題のいくつかを紹介します。これらは身体ベースまたは技術的な課題のいずれかです。
1. サイズと形状
おそらくご存知の通り、通常のエレクトロニクスとウェアラブルエレクトロニクスの主な違いの一つはサイズです。ある意味で、同じ機能性を生み出しながらサイズを最小化しなければなりません。これは簡単な作業ではありません。また、サイズとともに、意図した目的に適した形状を維持する必要があります。
2. 基板材料
ウェアラブルエレクトロニクス用PCBの構築には、従来の材料の大幅な使用は期待できません。布、メッシュ、リジッドフレックス材料など、洗練された一見微妙な要素を使用する必要があります。結果として、それらを操作し使用するために、同じ分野の専門家や知識のある人が必要です。
3. ウェアラブルエレクトロニクス - 電力
多くのウェアラブルエレクトロニクスは電池セルを電源として使用します。電子デバイスのサイズにより、電池も小型化する必要があり、目標は同じ効率を提供しながら消費電力を可能な限り低くすることです。
4. ウェアラブルエレクトロニクス - 接続性
過去数十年間で、Bluetooth、赤外線、Wi-Fiなど、接続性を向上させるモジュールへの需要が明らかに増加しています。これらのモジュールの基板上のスペースを確保することは、ウェアラブルエレクトロニクスでは少し課題となる可能性があります。
5. アンテナ設計
人体は電気エネルギーを効率的に散逸させるため、近接でのウェアラブルエレクトロニクス用アンテナ設計を複雑にします。
6. ウェアラブルエレクトロニクス - 湿度
人体は湿気を放出する傾向があるため、特定の対策を講じない場合、ウェアラブルエレクトロニクスを損傷する可能性があるもう一つの重要な考慮事項です。
ウェアラブルエレクトロニクスの社会への影響
まずいくつかの統計を見てみましょう：
- ウェアラブルエレクトロニクスの評価額は、2010年の630万ドルから2014年に51億ドルに跳ね上がり、2018年までに126億ドルを超えると推定されており、より多くの人々が利用するようになっています。
- レポートによると、アメリカ人の71%がウェアラブルテクノロジーにより健康が改善されたと認めています。
- Rackspaceによると、アメリカ人の54%、英国人の46%がウェアラブルテクノロジーにより自信が向上したと述べています。
- 2009年以来、ウェアラブルテックスタートアップは、これらのウェアラブルエレクトロニクスの世界的な影響を見て、投資家から最大5億ドルを得ています。（出典：Shieber）
ある研究は、運動を改善・向上させるためにウェアラブルエレクトロニクスを使用する最新の取り組みを対象としました。さまざまなセンサーを一組のランナーに取り付けました。時間の経過とともに取得・記録されたデータが、研究中のランナーを助け、弱点や苦手な領域に取り組む機会を与えることで、走行能力の向上に役立つことが観察されました。
また、医療アプリケーションでは、ウェアラブルエレクトロニクスが患者の健康状態の監視と管理の手段として広く推奨されています。心拍モニターに接続されたスマートウォッチの使用により、医師は患者の健康状態を常時監視し、緊急事態を把握できます。
今日のウェアラブルエレクトロニクスのもう一つの有用な用途は、情報とコンピューティングテクノロジーへの常時かつ容易なアクセスです。21世紀は世界的に情報時代と呼ばれ、グローバルな世界と接続し、情報を得て、周囲の事柄を知る必要があります。そのため、消費者の指先に情報を届けることは、大小を問わず多くのウェアラブルテック企業の根本的な目標です。
ウェアラブルエレクトロニクス - ウェアラブルテクノロジーの長所と短所
長所
- ハンズフリー体験 - 手を自由にしたまま通話やメッセージが可能。運転中に通話するなど。視覚支援も提供。
- 利便性と携帯性 - 情報への即時アクセスを可能にし、ユーザーは多くのアクセス可能な情報を携帯できます。
- より高い精度 - 医療分野では、ウェアラブルエレクトロニクスが患者の健康に関する正確なデータを提供し、すべての詳細を監視・記録。症状、副作用、その他のより具体的な特定が可能。
- 効率の向上 - 研究では、ウェアラブルエレクトロニクスが医師の患者診断など、人員の効率向上に役立つことが示されています。
- 生産性の向上 - 効率向上から生まれ、ウェアラブルエレクトロニクスはワークフローを合理化し、生産性レベルを向上させます。
- パーソナライズされた情報 - いくつかのウェアラブルエレクトロニクスは、いつでも必要な貴重な情報を保持・提供します。
- 意思決定の改善 - 健康や生活の他の側面に関する事実と数字を生成するのを助け、意思決定を支援します。
ウェアラブルエレクトロニクス - 短所
- セキュリティ - 電子記録は潜在的なプライバシー懸念を引き起こし、保存情報への不正アクセスにつながる可能性があります。
- アプリの信頼性 - ウェアラブル電子デバイスに関してまだ改善の余地があるため、信頼性が懸念される可能性があります。
- バッテリー寿命 - 上述の通り、これはウェアラブルテクノロジーで最も重要な課題の一つです。ほとんどのウェアラブルエレクトロニクスはスマートフォンと連携し、生き残るために継続的な充電が必要です。
- アプリ統合 - ウェアラブルエレクトロニクスに機能をアップグレードまたは追加することは、煩雑なプロセスであり、専門家の注意を必要とする場合があります。
- 容量 - ストレージ容量は、一度に必要なすべてを保存するのに十分なスペースがない可能性があるため、ウェアラブルエレクトロニクスの重要な懸念事項となり得ます。
- 気晴らし - 今日社会で非常に有用ですが、従業員の気晴らしの原因となり、生産性の中断を招く可能性があります。
結論
ウェアラブルエレクトロニクスは、日常消費者の生活においてますます支配的になっています。ウェアラブルエレクトロニクスに関する更なる革新の到来により、消費者はこれらがいかに生活に影響を与え、より良くできるかを知るようになっています。
プリント基板の設計は、通常のものと同じルールがウェアラブルエレクトロニクスには必ずしも適用されないため、あらゆる設計エンジニアにとって難しい場合があります。そのため、PCBエンジニアと企業は、解決すべき困難と問題を認識し、市場でのさまざまな目的のために適切なPCBを作成するために、それらの課題を容易に克服するよう取り組んでいます。
産業技術