在發展中國家，每年有4600萬新生兒因為并發癥需要特殊護理，300萬新生兒因為搶救不及時而死亡，其中80%被世界衛生組織(WHO)認為是可預防或可治療的。是什么原因使得發展中國家新生兒死亡率居高不下？據統計，在這些死亡案例中，34%是早產，24%是出生窒息，20%是感染，22%是其它原因。因此，在這些地區急需對新生兒提供高質量的醫療護理，而這些地區的醫療形式卻十分嚴峻，醫療資源配置極低，醫護人員和設備極度缺乏，患者數量眾多，醫院負擔過重。為此，聯合國可持續發展署制訂了目標，到2030年，全面控制新生兒和5歲以下兒童可預防性死亡。

                  圖1：發展中國造成新生兒死亡的三大原因

   隨著物聯網技術的發展，可穿戴設備以其低成本、低功耗、可網且更容易實施并推廣，成為有效的解決方案。特別針對醫療資源極度匱乏的地區，創新的科技為新生兒提供了第一步的健康保證。畢業于哥倫比亞大學生物醫學工程的Teresa Cauvel女士設計開發了一款用于新生兒醫療監測的設備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，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，以確保新生兒得到及時救治。

   Neopenda設備的硬件采用Arduino開發板，軟件采用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。Arduino以其成熟的設計方案讓Neopenda降低設計風險，Zephyr操作系統以其內核小、可伸縮性和開源性幫助Neopenda快速實現各項新生兒生命體征的測量。Neopenda的早期原型采用Arduino主板及軟件，目前接近商用化產品的設計包含Arduino 101 with Intel?Curie?, Zephyr內核及各種傳感器。

   英特爾居里模塊的優勢在于小體積、低成本、低功耗，板上設有12位AD轉換器可以實現DSP精確測量；內置的藍牙BLE、加速度計、陀螺儀傳感器和模式匹配引擎，可用于可穿戴設備的二次開發。

Zephyr操作系統：小內核，低功耗，支持廣泛的架構

  Zephyr操作系統的一大特點就是內核很小，可在內存低至 8kB 的系統上運行，甚至可在 RAM 最小為 2KB 時運行，可以在內存受限的可穿戴設備上運行。Zephyr 內核能夠將操作進程與裸機操作系統的其它進程進行分離，也稱為微核和超微內核。超微內核負責所有基本操作任務，包括通過基于內部光纖的積壓作業(backlog)執行任務。微核功能更強大，允許多任務處理和內存存儲，但只在必要時使用，為復雜的傳感器操作和通信提供多線程和中斷服務。

  作為開源系統，Zephyr操作系統支持多種架構，如ARC內核（DSP子系統）和X86主機芯片，其中X86芯片具有更大的RAM容量，滿足復雜的BLE應用，提供豐富的驅動和傳感器程序，如ADC、GPIO、I2C、SPI、UART、BLE等，全面支持Neopenda設備進行數據采集、數據處理和數據傳輸。

全面的代碼支持，加速設計進程

 Zephyr SDK為設計者提供工具鏈，可以用于DSP子系統和X86主處理器的編譯，編譯器和工具鏈可以快速安裝，有助于設計者節省開發時間。GDB調試器與DSP子系統和主處理器協調工作，調試時，Eclipse IDE和GDB一起運行。除此之外，Zephyr還針對BLE應用提供多種代碼，開發者可以直接采用，無需重復設計代碼，加速設計進程。

基于Zephyr操作系統的Neopenda監測實例

結合peripheral_hr示例代碼展示Neopenda設備實時監測新生兒的四個生命體征。

                   圖2：Neopenda設備監測流程

如圖2所示，監測流程如下：
   監測設備從脈搏傳感器、溫度傳感器、脈搏血氧傳感器采集獲得對應數據，ARC核傳感器子系統應用ADC驅動測量模擬輸入；支持X86主機芯片的Zephyr系統將經過處理的數據顯示到對應的界面上，用戶可以在APP端監測測量結果。

脈搏和血氧監測結果：

安卓系統監測界面：

   盡管還有一些需要改進的地方，Neopenda設備已經在烏干達開始規劃及試用研究，未來會擴展到東非以及全世界醫護資源匱乏的發展中國家，Zephyr將會一直助力Neopenda項目的設計、改進、完善，為挽救新生兒生命做出貢獻。