哪種心率/心電傳感器會(huì)被蘋果iWatch采用？

　　近年來(lái)，智能可穿戴式設(shè)備悄然成為研究熱點(diǎn)，發(fā)展勢(shì)頭非常迅猛。以iWatch、Google Glass為首，Apple、Samsung、Sony、Nike等科技和消費(fèi)廠商均提前開始將資源布局在智能可穿戴式設(shè)備產(chǎn)業(yè)，整個(gè)消費(fèi)市場(chǎng)也掀起了一股穿戴式設(shè)備熱潮及革命。

　　從蘋果的已透露信息來(lái)看，iWatch團(tuán)隊(duì)已經(jīng)增至200號(hào)人，團(tuán)隊(duì)來(lái)自各界人才專家，看來(lái)iWatch還未發(fā)布已經(jīng)注定不平凡。下面我們來(lái)看看蘋果iWatch會(huì)采用哪一種心率/心電監(jiān)測(cè)傳感器？

　　目前最讓人期待的消費(fèi)電子產(chǎn)品非 iWatch 莫屬了，雖然某些功能外型不斷在網(wǎng)上有人猜測(cè)，但它會(huì)采用什么樣的心率 / 心電監(jiān)測(cè)技術(shù)，我們從目前已曝光的消息上基本上找不到。當(dāng)然，大家都知道它一定會(huì)具有健康 / 保健方面的功能，并且還有文章揭示蘋果挖了不少健康醫(yī)療方面的著名專家。

　　兩種主要心率/心電測(cè)量技術(shù)的比較

　　目前主流的方式有兩種：一種是利用光反射的測(cè)量、一種是利用電勢(shì)的測(cè)量。前者主要為光電傳感測(cè)量方式，后者為電極傳感測(cè)量方式。光電測(cè)量方式目前主要能測(cè)量的是心率與血氧指標(biāo)，而電極式測(cè)量的指標(biāo)更全面一些，可以直接測(cè)量心電圖。

　　對(duì)此，神念的技術(shù)負(fù)責(zé)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(gè)簡(jiǎn)單的心率信息。心電圖中有很多詳細(xì)的健康信息，例如 P Q R S T 五個(gè)波形。是醫(yī)生用來(lái)判斷心臟健康的依據(jù)。但是，光電方式做不到這么細(xì)的心率檢測(cè)，它主要通過光反射來(lái)測(cè)量心率：光電心率是根據(jù)心臟跳動(dòng)時(shí)，人體全身血管會(huì)有微小波動(dòng)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(rèn)為心臟跳動(dòng)一次。因此，光電心率方式有這么幾個(gè)特點(diǎn)：

　　第一，要發(fā)射光線，因此能耗略高；

　　第二：不準(zhǔn)確，因?yàn)槿魏瓮鈦?lái)光線的干擾，都會(huì)產(chǎn)生一系列誤判；

　　第三，包含的信息量很少，無(wú)法做更多的健康判斷；

　　第四，為了加強(qiáng)準(zhǔn)確性，這種技術(shù)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(yùn)動(dòng)時(shí)很難保證手表不松動(dòng)。

　　第五，心電解決方案所占空間小，而光電心率的相關(guān)硬件會(huì)占用更多的空間。

　　雖然有以上缺點(diǎn)，但是光電測(cè)量可以單手操作，不需要像電勢(shì)方式那樣需兩個(gè)觸點(diǎn)也即雙手來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)，這樣可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)讀取數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程讀取數(shù)據(jù)，更適合于配合云端大數(shù)據(jù)的服務(wù)。

　　“其實(shí)，光電方式的很多缺點(diǎn)是可以通過后端的電路來(lái)調(diào)整和修正的，這就是技術(shù)挑戰(zhàn)與門檻?！?a target="_blank">ADI 醫(yī)療電子負(fù)責(zé)人王勝說道：”光電式確實(shí)挑戰(zhàn)很大，受環(huán)境影響很大，甚至不同的膚色都會(huì)影響信號(hào)鏈路，更不用說運(yùn)動(dòng)。所以，光電式需要在后端電路做大量的處理，包括運(yùn)動(dòng)去除功能等?！?/p>

　　他還特別提醒：“對(duì)于智能手表廠商本身也有很大的挑戰(zhàn)。終端廠商出一個(gè)智能手表樣品很簡(jiǎn)單，但是要達(dá)到好的使用體驗(yàn)很難，調(diào)試需要很長(zhǎng)時(shí)間，看廠商對(duì)于性能的要求。比如前面提到的運(yùn)動(dòng)去除，對(duì)于不同的運(yùn)動(dòng)如籃球、足球、靜坐、靜臥等都要做不同的調(diào)整。所以，我認(rèn)為帶多種健康功能的智能手表不是一個(gè)普通的消費(fèi)電子產(chǎn)品，它的技術(shù)挑戰(zhàn)非常非常大。沒有核心技術(shù)，往下走很難。與手機(jī)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(xiàn)在大家一窩蜂地往里鉆，很快現(xiàn)在的廠商數(shù)量會(huì)淘汰去 9 成?！?/p>

　　電極式心電測(cè)量能不能單手？

　　所以，相對(duì)來(lái)說，目前能提供成熟的電極式方案的廠商會(huì)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(gè)電極和二個(gè)電極方案，也即需要三個(gè)觸點(diǎn)和兩個(gè)觸點(diǎn)（需要三手指或雙手指觸控）來(lái)讀取數(shù)據(jù)，所以，這樣就不能主動(dòng)讀取數(shù)據(jù)，這是電極式的最大問題，因?yàn)樾枰M(fèi)者有意識(shí)地去測(cè)量，而不能自動(dòng)不間斷測(cè)量并上傳數(shù)字，更不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。“我們?cè)瓉?lái)想在老人智能手表中加入子女遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，但是現(xiàn)在采用的電極式方案，不能主動(dòng)讀取數(shù)據(jù)，需要使用者有意識(shí)地用雙手來(lái)讀取數(shù)據(jù)，這使得我們?cè)械姆?wù)想法無(wú)法實(shí)施?！庇橙た萍迹╥nWatch）技術(shù)總監(jiān)林維上不無(wú)遺憾地說道。

　　不過也有好消息，王勝在一次小型記者會(huì)上透露，ADI 很快會(huì)推出單手生理電勢(shì)測(cè)量方式。并且，他指出，對(duì)于目前的雙手電勢(shì)方式，其實(shí)技術(shù)挑戰(zhàn)也很多，比如功耗、尺寸以及信號(hào)鏈調(diào)整和算法等等，“其中，解決基線漂移是個(gè)難題，這是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)考慮的?！彼J(rèn)為，不論電極式還是光電式，傳感器本身很簡(jiǎn)單，后面的電路是關(guān)鍵，競(jìng)爭(zhēng)的核心在信號(hào)調(diào)整與應(yīng)用算法部分?！癆DI 有多種業(yè)務(wù)模式，既可以向客戶直接提供芯片，客戶自己設(shè)計(jì)軟硬件和算法；也有與第三方 IDH（獨(dú)立設(shè)計(jì)公司）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(lǐng)域有十多年算法積累的公司?！彼忉?，ADI 的模擬前端已做好許多調(diào)整電路，對(duì)于后端是極大的減負(fù)的，所以對(duì)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(chǎn)品都是采用 ADI 自己的基于 M3 內(nèi)核的處理器。

　　與 ADI 相比，神念公司的產(chǎn)品基本是 Turnkey 式的?！坝脩艋灸脕?lái)即可用，我們不僅提供算法，而且還與中衛(wèi)萊康這種第三方遠(yuǎn)程心臟服務(wù)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(wù)?！睆埻硎尽Ｍ瑫r(shí)，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，從他神秘的口氣中猜測(cè)應(yīng)是單手電極式方案。

　　蘋果iWatch用的什么生理測(cè)量技術(shù)呢？

　　好啦，現(xiàn)在要回到大家最關(guān)心的問題了，iWatch 到底會(huì)用什么樣的技術(shù)呢？ 因?yàn)樘O果無(wú)疑具有趨勢(shì)引導(dǎo)的地位，它的測(cè)量方式對(duì)于跟隨者來(lái)說太重要了。昌旭這里最大的爆料就出來(lái)了，據(jù)一個(gè)供應(yīng)鏈上朋友透露，iWatch 從圖紙上看是光電式傳感器。。。 這也很符合邏輯：因?yàn)槟壳肮怆娛讲趴梢詫?shí)現(xiàn)單手測(cè)量，從而可以現(xiàn)實(shí)主動(dòng)測(cè)量與遠(yuǎn)程監(jiān)控，這也與蘋果要做的健康大數(shù)據(jù)趨勢(shì)相吻合。所以，今年的 iWatch 上主要功能應(yīng)該是心率監(jiān)測(cè)與血氧監(jiān)測(cè)了，心電測(cè)量目前恐怕還做不到。

　　至于大家關(guān)心的血糖測(cè)量問題，iWatch 會(huì)不會(huì)有呢？因?yàn)榫W(wǎng)上爆料出蘋果挖到了血糖監(jiān)測(cè)解決方案開發(fā)商 C8 MediSensors 公司的技術(shù)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(wú)創(chuàng)檢測(cè)血糖的技術(shù)和產(chǎn)品。

　　對(duì)此，王勝的分析是，“血糖的檢測(cè)目前還是要有創(chuàng)測(cè)量，無(wú)創(chuàng)測(cè)量的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，參考意義不大。因?yàn)楸緛?lái)對(duì)測(cè)試血糖有需求的人，都是或多或少出現(xiàn)了這方面問題的人，需要精確的數(shù)據(jù)。從全球的進(jìn)度來(lái)看，血糖的檢測(cè)目前還沒有消費(fèi)級(jí)的產(chǎn)品，都是專業(yè)級(jí)的產(chǎn)品?！?/p>

　　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(lái)看都不多。當(dāng)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(hào)調(diào)整以及算法上全面改進(jìn)。以上提到的兩家公司都會(huì)推出光電測(cè)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(jī)和可穿戴式產(chǎn)品的單芯片數(shù)字紫外線（UV）指數(shù)光傳感器 IC，除了測(cè)量 UV 光照強(qiáng)度外，還能測(cè)量心臟 / 脈搏速率、血氧飽和度。并且產(chǎn)品已可提供樣片，一萬(wàn)片采購(gòu)數(shù)量時(shí)，單價(jià)為 1.10 美元起。