不抽血、不貼片的智能手表如何進行健康監(jiān)測?PPG、ECG兩項技術是核心
近幾年來智能手表與智能手環(huán)正成為最熱門的穿戴設備,這些產(chǎn)品在相對傳統(tǒng)的形制之下搭載了各種各樣的小型化設備,便攜性和直接接觸人體的特性,使其能夠承擔各種我們在過去難以想象的功能,其中比較有趣的例子就是關于心率、血氧、心電等各種穿戴者健康狀況的檢測能力。
作為一支智能手表或者手環(huán),它顯然不應該在需要啟用這些功能時給用戶扎一針,或是需要我們手動將許多貼片電極粘在身上各處,如果想要這么做,則意味著在作為智能手表的同時,它還要滿足作為醫(yī)療器械的規(guī)范,并且在使用上也可能受到限制,這就有些舍本逐末了。
不能采用任何侵入式或采樣式的檢測方法,也就意味著智能手表在健康監(jiān)測功能上需要另外尋找一種間接路徑,同時容忍這種相對間接的方法可能產(chǎn)生的一些誤差,達到一種使用性與功能性的平衡。這也是為什么我們可以說智能手表提供的健康監(jiān)測數(shù)值僅供參考,在有需要時及時就醫(yī)咨詢才能最大程度保護我們的身體健康。
回到健康監(jiān)測功能上,智能手表產(chǎn)品配備的兩種主流技術分別是PPG與ECG。
PPG全稱為光電容積脈搏波描記法。原理上看,它通過向皮膚發(fā)射一定波長的光束(一般是綠光),隨后通過透射或反射方式由光電接收器接受,將這一過程中檢測到的由于血液循環(huán)產(chǎn)生的周期性光強度變化進行處理和顯示,產(chǎn)生脈搏數(shù)據(jù)。PPG也可以用于測量血氧數(shù)值,原理在于含氧量不同的血液反射率不同,同樣可以通過光電接收器檢測其變化,再通過算法進行處理和估算,得出血氧數(shù)值。
PPG技術能夠推算出脈搏、血氧甚至是血壓,優(yōu)點自然在于無需進行采樣,比較適合進行常態(tài)化的監(jiān)測。而缺點則在于它有些過于“間接”了,采集透射或反射的光信號過程中很容易受環(huán)境干擾,例如穿戴時的貼合程度、穿戴者本身的運動、體表汗液等其他可能影響光電檢測的因素,并且它依然更多依靠算法給出數(shù)值,“估計”的成分更高。
因此,也有部分智能手表產(chǎn)品針對特定的測血壓需求配備了小型氣囊與壓力傳感器,采用更加傳統(tǒng)、貼近臨床方法的示波法精確測量血壓。
而ECG,它依然指的是心電圖,只不過應用在智能手表上時,與我們在醫(yī)院中常見的大型設備和多個貼片電極的監(jiān)測方法在規(guī)模上有很大差距。原理在于采集生物電信號,人體不同部位存在的電位差及其變化在通過算法處理后,能夠還原出包括心率在內(nèi)的多種數(shù)值。
在醫(yī)院中,測心電圖一般會在胸腹等部位布置多個貼片電極,目的是在距離心臟足夠遠的位置上讀取盡量強的信號,但手表僅僅是一個固定在手腕上的設備,要如何達成這一條件呢?主流解決方案是測量時讓非佩戴手接觸手表表冠,也就是測量從佩戴手手腕到非佩戴手指尖的電位差。
智能穿戴設備上ECG原理的測量方法相對PPG更精準一些,但覆蓋面相對更小了,心電圖本身能反映出相當多人體健康方面的數(shù)據(jù),但目前在智能手表上的應用顯然無法達到醫(yī)院專業(yè)設備的靈敏度和處理能力。因此ECG較為準確且可供參考的數(shù)據(jù)僅有心率,各家智能穿戴品牌要如何將PPG和ECG的數(shù)值進行整合處理得出健康管理方案,還要由各自的算法水平?jīng)Q定。
歸根結底,智能穿戴設備由于無法突破尺寸的物理限制,在健康監(jiān)測功能上都要依靠算法補充,在我們健康管理中的地位也以實時的監(jiān)測和預警為主,更加突出全天候和便攜性而不是專業(yè)性。不過各式各樣的智能穿戴設備正在朝著主動影響我們生活的方向發(fā)展,例如時下的智能手表不僅能夠進行健康監(jiān)測,還能夠根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)聯(lián)動智能家居等生態(tài)進行一些智能化的環(huán)境調(diào)節(jié),帶來一種充滿未來感的家庭生活場景。
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