可穿戴設(shè)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(shè)備。由于電子設(shè)備的便捷性、實用性等特點,使得可穿戴設(shè)備很好地迎合了市場的需求。但市場上可穿戴設(shè)備的品牌與性能參差不齊,采用的技術(shù)原理也各不相同。目前,可穿戴設(shè)備可分為醫(yī)療類和非醫(yī)療類兩種。
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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(yī)療類可穿戴設(shè)備
醫(yī)療類可穿戴設(shè)備采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(chǎn)生很微弱的周期性心跳電流,該胸帶在兩側(cè)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(xù)采集,以無線電波的方式發(fā)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準確地測量出心率。此外,心率胸帶也要保持與皮膚緊貼,故此技術(shù)不適用于在運動狀態(tài)下采用。
非醫(yī)療類可穿戴設(shè)備
此類設(shè)備的技術(shù)原理是光電透射測量法,其根據(jù)脈搏跳動頻率與心臟跳動頻率的一致性這一現(xiàn)象間接地測量心率。其可分為兩類:一類是根據(jù)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(jù)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(dǎo)致手腕部毛細血管的體積前后發(fā)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(dǎo)致血紅蛋白反射回來的紅光發(fā)生變化。設(shè)備在和皮膚的接觸部位配置有紅外發(fā)射和接受發(fā)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(zhuǎn)化為電信號,進而能模擬出心率圖。
綠光光電測量法是根據(jù)心臟的跳動會造成血液中密度變化這一原理來進行設(shè)計的,其需要在設(shè)備與皮膚接觸的部位配置綠色LED燈和綠光發(fā)射接受器。該設(shè)備一般在離心臟相對較遠的部位使用,由于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,加上表盤并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并不高。(李國才)
本文由軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院電磁與激光生物學(xué)研究室主任、放射與輻射醫(yī)學(xué)研究所研究員、蛋白質(zhì)組學(xué)國家重點實驗室副主任張成崗進行科學(xué)把關(guān)。