谷歌的60Ghz毫米波雷达芯片能否振兴消费类睡眠诊断技术？

IC人有奖问卷调查（无记名）实时抽奖，600份好礼！

EETOP编译自allaboutcircuits

原文：

面向消费类睡眠诊断技术正在成为生物识别的主要内容。现在，谷歌已经发布了一种60Ghz毫米波雷达芯片，可以更轻松地跟踪和分析睡眠质量。

大多数人一生中的睡眠时间约为25％至33％。由于睡眠质量与生产力、心情和卫生状况密切相关，因此睡眠诊断技术（尤其是可穿戴设备）在市场上占有一席之地。 

不同类型的睡眠监测技术

与临床上评估睡眠的金标准方法--多导睡眠图(PSG)相比，可穿戴睡眠技术属于消费类睡眠技术(CST)的范畴。对于电气工程师来说，CST需要一个低功耗、处理能力强、电路板空间小型化的集成系统。

包括Google、ResMed、EarlySense和Fitbit在内的多家公司都在积极开发此类设备。现在，谷歌声称，一种内置睡眠分析功能的新型雷达芯片可能是更广泛采用CST的关键。 

消费类睡眠诊断技术优于临床分析

消费类睡眠技术相对于了解睡眠质量的临床方法（例如PSG）的优势在于观察者的效果：也就是说，在实验室环境中观察患者可能会导致此类研究不准确。借助CST，用户无需在实验室中就可以从其便利性，易用性和低成本中受益。 

准确度与用户负担的对比图。PSG是最准确的，但也呈现出最高的用户负担。 

临床上，睡眠分为五个阶段：唤醒（W）、非快速眼动（NREM––N1，N2，N3）和快速眼动（REM）。 

可穿戴设备中跟踪的睡眠阶段的示例。图片由Fitbit提供

睡眠技术对睡眠的这些阶段进行分类和分析，并向用户提供翔实的摘要。  

多感官与运动传感器的睡眠方法对比

在硬件设计层面分析睡眠有两种常见的方法：多传感器方法和基于运动传感器的方法。

多传感器方法使用各种传感器，例如光学光电容积描记（PPG）传感器、温度传感器和振动传感器等。同时，运动传感器方法通常依赖于加速度计和雷达传感器来测量觉醒和睡眠。在CST中，可以将两种方法结合起来。 

压电传感器在非穿戴式设备中的地位

CST还以非可穿戴设备的形式出现。非可穿戴设备可以包括床传感器，其中压电传感器可以监测生物信号，如心率、呼吸和身体运动。

当压电传感器受到动态应变时，它会产生电荷或电压，并进行分析以指示持续时间、相位或睡眠质量。TE Connectivity用嵌入或放置在床垫上的压电PVDF聚合物薄膜条形生产这种传感器。它的厚度在50μm范围内，该公司称其具有灵活性，且难以察觉，适合实际使用。  

该图显示了压电传感器针对各种生物特征振动检测到的变化的电荷或输出电压。 

虽然已经有很多公司为CST开发组件和技术，但谷歌仍在试图在消费类睡眠诊断领域实现创新。 

谷歌启动项目Soli 

谷歌创建的一个新的创新CST是Project Soli。Soli是一种低功率雷达技术，由一个60Ghz毫米波调频连续波(FMCW)雷达收发单元组成，最早集成在Pixel 4手机中（最近集成在Nest Hub中）。 

ProjectSoli的雷达芯片

雷达发出的电磁波由物体向雷达天线反射。反射信号的频谱包含了丰富的信息，这些信息可以表示出场景内物体的距离和速度。 

谷歌宣称，可以检测和描述广泛的运动--从身体运动到呼吸。卷积神经网络(CNN)可以区分三种状态：缺席、唤醒和睡眠。睡眠传感是Nest Hub的选入功能。

Nest Hub还使用麦克风、温度传感器和光线传感器来记录咳嗽、打呼噜、房间温度变化和照明情况等所有可能影响睡眠的因素。

收集到的数据会在设备上处理，由于没有放到服务器上处理，从而为用户提供了更好的隐私保护。

 带有Soli的系统的拆解图

扩大消费类睡眠技术的应用范围

通过对CST技术的全新演绎，谷歌希望Soli可以拓宽如何生成睡眠数据的概念，并带来可穿戴设备之外的更多CST进展。虽然消费类科技并不是为了诊断或治疗睡眠相关的疾病，但它可能会帮助用户了解日常的睡眠质量和影响睡眠的因素。 

IC人有奖问卷调查（无记名）实时抽奖，600份好礼！