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智能穿戴运动手环为什么可以做到人体健康监测?工作原理是什么
形状
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智能运动手环工作原理智能运动手环工作原理

现在的智能穿戴设备,能做到大众化的大概也只有智能手环了。的确,价格实惠加上比较实用的功能,使智能手环在市场上一路高歌。自此,各种品牌的智能手环开始蜂拥而至,但最核心的功能,仍然是步数、心率血氧、电话提醒等,具体这些功能是怎么实现的呢?

先谈谈心率血氧这一功能,心率监测可以说是目前智能手环的基本功能之一,人体血液是红色的,红色的反色(补色)是绿色的,所以对绿色光的敏感性更强,这也是为什么手环的心率传感器大多是绿色的原因。绿光配合感光光电二极管,可实时监测血液中的循环变化,传感器连续发出光,接收端接收到光反射信号,再通过算法处理,可获得相对精确的心率曲线。

关于血氧,医学上常规的检测方法有采集血样和用指套式光电传感器采集血样两种,显然这两种方法都不适合于智能手环。因此智能手环仍然依靠传感器来测试,主要原理是血液中的血红蛋白不同于氧气和血红蛋白对红外线和红光的吸收能力,智能手环用这两种光线同时照射皮肤,收集反射光的光谱。之后又依赖这些数据,通过算法处理,得到用户的血氧值,虽然相对于医学方法来说不够精确,但对一般用户来说,还是足够了。

现在,睡眠监控可能是大多数人所需要的功能,特别是在大城市里,熬夜失眠只是一种常态,几乎每个人都或多或少地有一些睡眠问题。并且睡眠监测可以帮助这些人了解自己的睡眠状况,从而制定出一系列的应对措施,从而提高自己的睡眠质量。医疗方面的睡眠监测可以提供一些列的参数,如脑电、心电、呼吸、鼾声等,但是很明显,这并不适用于大多数人,而且智能手环的睡眠监测功能可以很好地帮助大多数人。

大多数智能手环都有加速传感器,可以记录人的动作,只要是贴身携带的设备,都能通过传感器加算法精确地感知用户的动作,心率血氧传感器同样可以帮助监测睡眠质量。当这些动作和心率血氧数据被确认后,智能手环就可以通过蓝牙将数据发送到手机,再通过用户提供的个人资料,通过对各种数据进行分析,最终给用户一个相对准确的监测数据,用户可以根据这些数据制定相应的对策。

移动步数是智能手环最基本的功能之一,现在的手机也有这种功能,但是因为智能手环是可穿戴设备,所以数据会更加精确。实际上,智能手环的步数功能实现很简单,只需要一个加速度传感器就可以,人行走时不可避免地需要摆动手臂,而利用这种摆动,加速度传感器就可以进行监控。简而言之就是通过测量行走的方向和力量的加速度,并根据位置来判断设备是否在运动中,从而给出步数。

如今,除了计步之外,手环也有很多运动选项可供选择,如慢跑、游泳、球类等等,而且都有传感器+算法提供的功能。多亏精确的传感机上强有力的算法,才能计算出在不同情况下的数据,并结合用户选择的运动状态,计算出消耗的能量等。这看起来并不难实现,但是我们可以从一个相对简单的智能手环上得出结论,而且确实受益于当前智能手环制造商的各种技术创新。

当然,目前市场上有越来越多的智能手环品牌,但是它们在基本功能上基本上是一样的,归根结底还是传感器和软件。惟一可能的差异是各个厂商的软件算法不同,也因为各个厂商算法的调整优化不同,所以体验也就不同。实际上,要达到功能的标准很简单,要达到功能的极致却很难。关于智能手环的选择,不只是参数,更重要的是体验。

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