智能牀墊之傳感器對比純乾貨版
最近隨着智能養老的深入，越來越多養老從業者都在接觸一款智能化產品——智能牀墊，甚至有很多傳統牀墊領域也在接觸瞭解牀墊的智能化。其實智能牀墊的核心就是傳感器，傳感器的材質如何，決定着體徵數據收集的基礎。讓我們一起深入淺出的來了解一下各種傳感器的背後。
市面上智能牀墊常用的傳感器有光纖的，有壓電薄膜(壓阻傳感器)的，有MEMS傳感器(主要是加速度傳感器)，還有雷達波的。這些傳感器從原理上來看，加速度傳感器是利用心臟搏動或者呼吸時肺部產生的起伏壓力作用在剛性表面上，從而使傳感器採集到跟隨着壓力變化的連續信號；壓電薄膜傳感器的原理則是在電阻絲的一端加特定的電壓、同時在另一端採集電壓，當電阻絲受到擠壓或褶皺時，採集端的電壓會出現變化從而產生了連續的變化曲線。
光纖傳感器的原理則是利用激光發射器發光，光線通過了一組以特定模型盤繞的光纖後到達另一端的光線接收器，當有壓力作用在傳感器上時會使光纖產生微小的形變從而改變光線傳播的強度、光譜、能量等結果，所以當人體壓在光纖傳感器上由於心臟搏動或呼吸體動導致壓力變化時，在光線接收器上就能得到對應的體徵信號了。
聽起來好像都挺不錯的，原理上都能實現監測到體徵信號，然後剝離出心率、呼吸等結果，那接下來我們來看下形態及特點：光纖傳感器因使用光傳輸的方式精度極高，並可根據不同的使用場景和使用需要在算法中自動調節發送強度、角度、頻率或其他發射參數，直到獲得最優的參數，可靈活適應各種場景和不同人體差異、不同的睡姿，同時因爲靈敏度極高，光纖傳感器一般能達到與人體間隔40cm的準確監測。光纖傳感器一般對光纖進行盤繞或平面鋪設，然後使用保護材料對光纖進行包裹加工，光纖傳感器可靈活變化任意形狀，特別適合平面式的採集場景，但因製造工藝較難掌握，生產廠商選擇性較少，在使用規模不大時成本較高。
而壓電薄膜傳感器一般爲通用材料製作簡單成本低廉，每個廠商買回薄膜卷材後自行切割，通常一片大小爲60cm x 20cm以內的片狀薄膜，因壓電薄膜的原理是通過擠壓變形產生電信號變化，所以長距離傳輸就會面臨電壓衰減和一致性問題，非常難做到更大尺寸，但尺寸過小又會降低人體壓力的傳導而導致監測不準確。同時因爲壓電薄膜的靈敏度較差，爲了儘可能的捕捉到體徵信號不得不犧牲了舒適度擺放在靠近人體的地方而無法放在普通牀墊之下，這又會導致非常容易受到褶皺和按壓的影響從而使傳感器的衰減和一致性變差，所以一般壓電薄膜的使用壽命大多侷限在8-10個月，並且隨着使用時間變長精度和一致性越來越差。
MEMS傳感器因採用芯片封裝，具有非常好的易生產、一致性高、成本低的優點，在單點壓力監測的場景非常適合，但在平面式場景監測的時候就會因需要剛性壓力傳導以及接觸面積過小而顯得力不從心了，往往無法實際應用於體徵監測的場景。
綜合幾種體徵傳感器特點看各有優劣，在普通智能家居等不考慮監測準確性但對成本非常敏感的場合，壓電薄膜是比較理想的選擇，如果在單點壓力監測的場景則是MEMS傳感器性價比更高，但如果是需要在複雜情況下使用又對監測準確有要求的風險預警場景，則最建議採用光纖傳感器。
從原理上總結壓電薄膜傳感器屬於易耗的半接觸式、靈敏度低的、響應速度較慢的傳感器，MEMS傳感器屬於剛性的、單點式監測的傳感器，而光纖傳感器則屬於面狀的、高精度的、高靈敏度和響應速度的非接觸式傳感器。
谷奇創新監測墊產品圖
經過近幾年的製造工藝改良，光纖傳感器的生產技術已經逐漸被掌握，所以在市面上我們可以看到谷奇創新出品的監測墊主要傳感器是光纖傳感器，近幾年已陸續批量應用於醫院、養老院、辦公座椅等場景，已成爲了目前市面上非接觸式體徵監測方案的首選，而壓電薄膜傳感器已經普及多年，應用廣泛、價格低廉、外形比較新潮美觀，亦會同時存在於對實際監測效果要求不高但對成本極爲敏感的各類場合。