兩種主要心率/心電測量技術的比較
讓我們首先來分析一下目前主要的生理測量傳感技術。
目前主流的方式有兩種:一種是利用光反射的測量、一種是利用電勢的測量。前者主要為光電傳感測量方式,后者為電極傳感測量方式。光電測量方式目前主要能測量的是心率與血氧指標,而電極式測量的指標更全面一些,可以直接測量心電圖。對此,神念的技術負責人張彤解釋:比如我們的電極式芯片提取的是完整的心電圖,而不是一個簡單的心率信息。心電圖中有很多詳細的健康信息,例如P Q R S T五個波形。是醫(yī)生用來判斷心臟健康的依據。但是,光電方式做不到這么細的心率檢測,它主要通過光反射來測量心率:光電心率是根據心臟跳動時,人體全身血管會有微小波動的原理,射出一束光到人的手腕上,并用攝像頭觀察反射的陰影。如果其中有微小變化,則認為心臟跳動一次。因此,光電心率方式有幾個特點如下。
第一,要發(fā)射光線,因此費能耗;
第二:不準確,因為任何外來光線的干擾,都會產生一系列誤判;
第三,包含的信息量很少,無法做更多的健康判斷;
第四,為了加強準確性,這種技術要求手表緊貼在手腕上,減少外部光線,使佩戴者很不舒服,而且在運動時很難保證手表不松動。
第五,心電解決方案所占空間小,而光電心率的相關硬件會占用更多的空間?!?BR>
傳感器? src="http://image.esmchina.com/2014/xxEECOL_2014Feb13_STECH_NT_20_03.jpg.pagespeed.ic.Aoif-T_8fK.jpg">
不過,盡管有以上缺點,但是光電測量可以單手操作,不需要像電勢方式那樣需兩個觸點也即雙手來檢測數據,這樣可以實現主動讀取數據和遠程讀取數據,更適合于配合云端大數據的服務。“其實,光電方式的很多缺點是可以通過后端的電路來調整和修正的,這就是技術挑戰(zhàn)與門檻?!癆DI醫(yī)療電子負責人王勝說道:”光電式確實挑戰(zhàn)很大,受環(huán)境影響很大,甚至不同的膚色都會影響信號鏈路,更不用說運動。所以,光電式需要在后端電路做大量的處理,包括運動去除功能等?!辈⑶?,他特別提醒:“對于智能手表廠商本身也有很大的挑戰(zhàn)。終端廠商出一個智能手表樣品很簡單,但是要達到好的使用體驗很難,調試需要很長時間,看廠商對于性能的要求。比如前面提到的運動去除,對于不同的運動如籃球、足球、靜 坐、靜臥等都要做不同的調整。所以,我認為帶多種健康功能的智能手表不是一個普通的消費電子產品,它的技術挑戰(zhàn)非常非常大。沒有核心技術,往下走很難。與手機不一樣,智能手表與手環(huán)是更具有差異化的東西,難度更大。不要看現在大家一窩蜂地往里鉆,很快現在的廠商數量會淘汰去9成?!?電極式心電測量能不能單手?
所以,相對來說,目前能提供成熟的電極式方案的廠商會多一些,這里提到的神念、ADI目前都是主推電極式。
電極式的目前有三個電極和二個電極方案,也即需要三個觸點和兩個觸點(需要三手指或雙手指觸控)來讀取數據,所以,這樣就不能主動讀取數據,這是電極式的最大問題,因為需要消費者有意識地去測量,而不能自動不間斷測量并上傳數字,更不能實現遠程監(jiān)控?!拔覀冊瓉硐朐诶先酥悄苁直碇屑尤胱优h程監(jiān)控功能,但是現在采用的電極式方案,不能主動讀取數據,需要使用者有意識地用雙手來讀取數據,這使得我們原有的服務想法無法實施?!庇橙た萍迹╥nWatch)技術總監(jiān)林維上不無遺憾地說道。
不過,也有好消息,王勝在一次小型記者會上透露,ADI很快會推出單手生理電勢測量方式。并且,他指出,對于目前的雙手電勢方式,其實技術挑戰(zhàn)也很多,比如功耗、尺寸以及信號鏈調整和算法等等,“其中,解決基線漂移是個難題,這是系統(tǒng)設計中要重點考慮的。”他認為,不論電極式還是光電式,傳感器本身很簡單,后面的電路是關鍵,競爭的核心在信號調整與應用算法部分?!癆DI有多種業(yè)務模式,既可以向客戶直接提供芯片,客戶自己設計軟硬件和算法;也有與第三方IDH合作,客戶直接采用他們的方案。而這些IDH是在心電、心率等醫(yī)療健康領域有十多年算法積累的公司。”他解釋,ADI的模擬前端已做好許多調整電路,對于后端是極大的減負的,所以對主芯片的要求不高。主芯片可以用ADI的,也可以用客戶自己選擇的。ADI目前給客戶演示的產品都是采用ADI自己的基于M3內核的處理器。
與ADI相比,神念公司的產品可以用turnkey方式來比喻?!坝脩艋灸脕砑纯捎?,我們不僅提供算法,而且還與中衛(wèi)萊康這種第三方遠程心臟服務商有良好的合作,用我們芯片的客戶,可以采用中衛(wèi)萊康的服務?!睆埻硎?。同時,他也透露,“神念科技正在研制更新的單手心率解決方案,不久就可以出爐了?!彼麤]有說是什么方式的,昌旭猜測是光電方式。
蘋果iWatch用的什么生理測量技術呢?
好啦,現在要回到大家最關心的問題了,iWatch到底會用什么樣的技術呢?因為蘋果無疑具有趨勢引導的地位,它的測量方式對于跟隨者來說太重要了。昌旭這里最大的爆料就出來了,據一個供應鏈上朋友透露,iWatch從圖紙上看是光電式傳感器。。。事實,這也很符合邏輯:因為目前光電式才可以實現單手測量,從而可以現實主動測量與遠程監(jiān)控,這也與蘋果要做的有關健康大數據趨勢相吻合。所以,這一次的iWatch上,主要的功能是心率監(jiān)測與血氧監(jiān)測了。心電測量目前恐怕還做不到。
至于大家關心的血糖測量問題,iWatch會不會有呢?因為網上爆料出蘋果挖到了血糖監(jiān)測解決方案開發(fā)商C8 MediSensors公司的技術總監(jiān)烏耶恩-布洛克和傳感器公司Senseonics的硬件開發(fā)副總裁托德-懷特赫斯特。這兩家公司都開發(fā)了無創(chuàng)檢測血糖的技術和產品。
對此,王勝的分析是,“血糖的檢測目前還是要有創(chuàng)測量,無創(chuàng)測量的數據不準確,參考意義不大。因為本來對測試血糖有需求的人,都是或多或少出現了這方面問題的人,需要精確的數據。從全球的進度來看,血糖的檢測目前還沒有消費級的產品,都是專業(yè)級的產品?!?
昌旭了解,目前能做到成熟的、適合智能手表的光電傳感器方案,全球來看都不多。當然,傳統(tǒng)的光電傳感器很多,但要做到智能手表中,需要在體積、功耗和信號調整以及算法上全面改進。以上提到的兩家公司都會推出光電測量方案,而Silicon Labs前天更是宣布推出業(yè)界首款適用于智能手機和可穿戴式產品的單芯片數字紫外線(UV)指數光傳感器IC,除了測量UV光照強度外,還能測量心臟/脈搏速率、血氧飽和度。并且產品已可提供樣片,一萬片采購數量時,單價為1.10美元起。
蘋果iWatch會采用哪一種心率/心電監(jiān)測傳感器? src="/21ic_image/21icimage/zb-images/107/EECOL_2014Feb13_STECH_NT_20_01.jpg">