可穿戴設備是指直接穿在身上,或是整合到用戶的衣服或配件上的一種便攜式設備。由於電子設備的便捷性、實用性等特點,使得可穿戴設備很好地迎合了市場的需求。但市場上可穿戴設備的品牌與性能參差不齊,採用的技術原理也各不相同。目前,可穿戴設備可分為醫療類和非醫療類兩種。
2016年5月11日,上海,模特向參觀者展示貼有智能傳感器的健身貼膜。(龍巍/人民圖片)
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醫療類可穿戴設備
醫療類可穿戴設備採用的是心動電流測量法,其需要在用戶胸前佩戴無限心率胸帶。人體心臟的跳動會產生很微弱的周期性心跳電流,該胸帶在兩側各配置有一個電極,心跳電流的信號會通過胸帶電極的連續採集,以無線電波的方式發送到心率表。
此原理需要心跳電流在不受干擾的情況下才能准確地測量出心率。此外,心率胸帶也要保持與皮膚緊貼,故此技術不適用於在運動狀態下採用。
非醫療類可穿戴設備
此類設備的技術原理是光電透射測量法,其根據脈搏跳動頻率與心臟跳動頻率的一致性這一現象間接地測量心率。其可分為兩類:一類是根據血液中血紅蛋白吸光度的變化來測量脈搏﹔另一類是綠光光電測量法來測量脈搏等。
根據血液中血紅蛋白吸光度的變化來測量脈搏是指:心臟的跳動會導致手腕部毛細血管的體積前后發生輕微變化,這種變化會改變透射過皮下組織的紅光光量,導致血紅蛋白反射回來的紅光發生變化。設備在和皮膚的接觸部位配置有紅外發射和接受發射的光電二極管傳感器,傳感器在接收到紅光輕微變化的光信號后,會自動轉化為電信號,進而能模擬出心率圖。
綠光光電測量法是根據心臟的跳動會造成血液中密度變化這一原理來進行設計的,其需要在設備與皮膚接觸的部位配置綠色LED燈和綠光發射接受器。該設備一般在離心臟相對較遠的部位使用,由於該部位血液的流動速度比較緩慢,脈搏跳動頻率與心率相差甚遠,加上表盤並非時刻緊貼手腕皮膚,因此測得的脈搏頻率會有誤差,因此,光電測量法的精確度並不高。(李國才)
本文由軍事醫學科學院電磁與激光生物學研究室主任、放射與輻射醫學研究所研究員、蛋白質組學國家重點實驗室副主任張成崗進行科學把關。