在發展中國家醫療資源極其匱乏，這使很多患者由于得不到及時救治而失去生命，尤其是新生兒，可預防性死亡率居高不下。究其原因是新生兒生命體征監測反饋不夠及時，因此錯過了最佳救治時機。為了降低發展中國家的新生兒死亡率，聯合國可持續發展署提出新目標：到2030年，全面控制新生兒和5歲以下兒童可預防性死亡數量。但是，由于發展中國家交通條件有限，將早產、呼吸窒息、嚴重感染的新生兒及時地送到醫院接受治療成為一大難題。

　　隨著物聯網技術的發展，遠程監控新生兒健康體征成為可能。畢業于哥倫比亞大學生物醫學工程的Teresa Cauvel女士和她的合伙人Sona Shah共同設計開發了一款用于新生兒醫療監測的可穿戴設備Neopenda，可以實時監測新生兒的心率、呼吸率、血氧飽和度和體溫，同時該設備可以通過無線方式連接至平板電腦和智能手機，醫護人員可以實時觀察每個新生兒的健康狀況，當新生兒體征參數發生變化時，設備會及時提醒監護人，以確保新生兒得到及時救治。2016年初，這對合伙人在Kickstarter組織的幫助下成立Neopenda公司，得到了思科和沃達豐的投資。

　　“對于新生兒護理來說，疾病的早期監測非常關鍵。”Cauvel解釋，“這套設備能夠幫助工作人員更好地照顧患者。新生兒護理需要有足夠的護士、醫生、儀器和物資，一般兩個護士可以照顧50到75個嬰兒，重要信號檢測器儀器非常昂貴。”

　　低功耗、低成本滿足資源受限地區需求

　　在發展中國家，可穿戴設備受到工作環境和成本的限制。因此，在選擇技術平臺方面，Cauvel和Shah提出了幾個關鍵需求：第一，設備需要用電池供電，且功耗低，保證足夠長的待機時間;第二，由于工作環境惡劣，設備需要抗塵、耐高溫、耐磨損;第三，硬件提供商要在無線和傳感器技術方面提供全面的技術支持，方便大醫院和診所使用;第四，價格要劃算，用戶可以負擔得起。Neopenda的目標是將每臺可穿戴設備的成本控制在50美元左右，這對醫療監控設備來說已經非常低廉。

　　從Arduino101到英特爾Curie，硬件升級換代

　　最初，Neopenda設備的硬件部分采用了Arduino Uno開發板，運行Zephyr實時操作系統，配備測量各項指標所需要的傳感器，如：脈搏傳感器、LilyPad溫度傳感器和雙LED光學傳感器。后來Arduino Uno采用帶有 WiFi的ATMega328 MCU和其它元器件構建原型。由于WiFi功耗較高，開發者用低功耗藍牙替代了WiFi進行無線通信，但是輻射風險又提高了。

　　在后來的研發過程中，Teresa Cauvel和Sona Shah讓新一代產品采用英特爾Curie模塊，運行Zephyr操作系統，它可兼容英特爾Quark SE CPU。Curie模塊的優勢在于體積更小、價格便宜，效率比Arduino更高。同時，Curie模塊還提供一個ARC EM4傳感器子系統，內置低功耗藍牙發射模塊和更適合復雜低功耗藍牙應用的80KB SRAM。

　　Curie模塊的各種組件和Quark SE之間的接口通信能節約很多時間。另外，Curie的模式匹配引擎和6軸傳感器可以滿足設備的二次開發;ARC子系統控制Curie模塊的12位ADC，完成精準的DSP測量;設備配有一顆LilyPad MCP9700溫度傳感器和一顆脈沖傳感器，Neopenda開發了一套算法，可以通過脈沖率得出呼吸速率。

　　針對血氧測量，開發者用紅色發光二極管設計了一個傳感器電路板，帶有TSL235光頻轉換器，從這里可以實現血氧狀態測量。多路復用兩個發光二極管來計算吸收率，用GPIO驅動程序和它的反饋API來計算頻率。

　　Zephyr在系統設計中起到關鍵作用

　　該設備原型能夠設計成功，Zephyr起了關鍵作用。其具有模塊化特點，支持資源受限系統，相對于Arduino IDE具有更高級的性能。“Zephyr功能強大，它支持ARC核、DSP子系統和X86主機。”Cauvel表示，“Zephyr也支持復雜傳感器多線路操作和中斷，因此系統可以清楚地處理來自不同傳感器的數據。”

　　開發者也將從Zephyr提供的資源中受益，Zephyr支持多種驅動和傳感器，提供示例程序和帶有交叉工具鏈的可靠SDK。在ARC處理器和主機處理器中，BSP用工具鏈編譯DSP子系統，支持Arduino 101開發板。編譯器和工具鏈的安裝只需要幾個小時，在Eclipse IDE的幫助下，開發者可以使用DSP和主機得到GDB調試器。

　　Cauvel對傳感器算法修改做了詳細的解釋。目前，大部分傳感器的讀取已經實現，包括昂貴的商用傳感器。“我們需要在其中加上傅里葉變換，從而獲得精準的呼吸數據。”Cauvel解釋。Neopenda公司已經開發了一個安卓應用，它可以中斷BLE信號并使數據實現可視化。

　　Cauvel自信地宣布，2017年，這款可穿戴設備將在烏干達試用。目前，Neopenda正在申請CE標志認證，這需要得到烏干達政府的批準，這個計劃將在非洲推廣。Cauvel希望成千上萬生活在醫療資源匱乏地區的新生兒站在“應得的健康起跑線”上。

　　關于Zephyr項目

　　Zephyr 項目是一款小型且可擴展的操作系統，尤其適用于資源受限的硬件系統，可支持多種架構;該系統高度開源，對于開發人員社區完全開放，開發人員可根據需要對該系統進行二次開發，以支持最新硬件、工具和設備驅動程序;該系統高度模塊化平臺，可輕松集成任何架構的第三方庫和嵌入式設備。

　　關于Neopenda：

　　Neopenda是一款可穿戴設備，用于監測新生兒的四項生命體征：心率、呼吸率、血氧飽和度和體溫，設備可以通過無線方式連接至平板電腦，醫護人員可以實時觀察每個新生兒的健康狀態，當新生兒遇險會及時提醒監護人。

　　Neopenda的聯合創始人兼首席技術官是Teresa Cauvel女士，畢業于哥倫比亞大學生物醫學工程。她于2015年初在哥倫比亞大學的研究生課程開始研發Neopenda，2015年8月成立公司并首次赴烏干達，參與了2015年至2016年健康加速器項目。