聚焦 这项技术可能比你更了解你的身体

 

现在很多朋友每天的固定节目之一,便是企图霸占其微信所有朋友「微信运动」的封面,特别是那些用自拍照的。手机计步...



现在很多朋友每天的固定节目之一

便是企图霸占其微信所有朋友「微信运动」的封面

特别是那些用自拍照的

「微信运动」用到的手机计步功能,其实现依靠的是振动传感器或协助处理器的共同作用。除了计步,现在工程师也开始使用传感器来检测和测量心率、汗液、温度、睡眠、卡路里、GPS坐标、血压、UV紫外线和血糖水平。

那么,这些传感器是干嘛用的,会用在哪些产品?预知后事如何,请看下文分解。

心率

在心率监测领域,最准确的应该是心率带,但在现在这个「颜值」社会中,又便宜又准确的心率带已out,取而代之的是各类手环和手表。

有一类简单的硬件叫做PPG,可以在皮肤下测量血液节拍。它的工作原理是:「把一个光线感应器放置在绿灯旁,当你皮肤下的血液脉冲,会改变光线感应器的亮度:而亮度的变化就是心跳的信号」

这种硬件很简单,但数据不够准确。你只需要用手掠过感应器,就能假装是一个心跳。所以,机智的软件开发人员增加了一些功能,使这款传感器能获得最准确的数据。这类型的硬件也用智能手表、FitBit、微软手环2等。
如果你在穿戴设备上看到绿灯,别怕,它只是一个心率传感器而已。


汗液

对各种类型人体数据感兴趣的人而言,汗液就是百宝箱。

皮肤电传感器能够检测你汗水中的分子,该传感器通过对毛孔发送小电流,你在大量出汗时的信号返回速度比不出汗时快。该传感器基本上把汗液分析过后,就能一一告诉你身体的情况。

如果你在上周末喝了很多酒,今天早晨为了赶车而大汗淋漓,你会惊奇地发现,你的汗水会透露你周末放纵的秘密。

加州大学伯克利分校工程师开发出一种新型可穿戴设备传感器,它可以监测汗液中的代谢物和电解质,但是需要结合智能手环的其他如体温数据,才能判别用户是否出现疲劳或脱水的情况。

从目前官方的介绍资料来看,这款汗液传感器体积有点庞大,而且需要配合发带或者腕带使用。
温度

将心率和汗水传感器相结合时,温度传感器可透露关于一个人的很多信息,

首先就是他们的情感。

这种类型的计算数据一般用在情感计算中,特别是玩游戏。

这个想法是,电脑可以知道你的情绪,并对此作出适当的反应。如果你感到沮丧,那么你的肌肤可能会变得黏黏的、你的心率非常轻微地增加、你的体温也会升高,牢记这些数据点之后,计算机会让你出去走走,呼吸一下新鲜空气。

从17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下,本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。

荷兰的一群研究人员们终于研发出了不需要电池供电的无线温度传感器。这款体积超迷你的传感器大小只有2平方微米,是一个传感器。



它的神奇之处在于能够通过无线网络通讯连接,吸去无线电波中的能量进行利用!不过,需要依靠无线电波信号意味着它必须放在离无线路由器非常近的地方,否则将无法顺利进行能量转换。

睡眠

可穿戴设备共同追踪的另一个功能是睡眠,这也使得它在不同设备的精确度不同。有些设备只是告诉你,你睡了多长时间(但你得告诉它你睡着了),而其他设备知道,你何时睡着,并追踪你的睡眠周期和心率。

大多人都想知道自己睡得好不好,特别是如果传感器能够告知,何时进入深度睡眠,那么就能知道我们可能在床上躺了8小时,可真正只睡了5小时。

现在的可穿戴设备已能提供睡眠质量的监测,然后通过这些监测数据提出改进的建议。目前市面上用的比较多的监测睡眠质量大多数都是智能手环、手表。

(1)平铺式睡眠监测带。

这个不能算是可穿戴设备,但是这种睡眠监测器采用带状设计,不需要佩戴,看起来挺方便的。这个睡眠监测带简单来说就是一条布满传感器的长带子,一头连接电源,然后平铺在床上就可以了。
但是目前市面上的睡眠监测带的长度不够,无法横穿整张床。

如果你翻身到床的另外一边,就失去了睡眠监测的意义了;而且,睡眠监测带很容易产生褶皱和移位,导致监测数据不准确。

(2)智能手环、手表通过体动记录仪(Actigraphy)来分析睡眠状态。

简单来说,就是智能手环上会有一个传感器,在你睡眠的时候根据手腕的动作幅度和频率来衡量睡眠的质量。
通过体动记录仪监测人的动作,以系统的计算方式进行累计计算,每2分钟记录一次合计值,与此同时的姿势数据得到记录,通过计算来判断睡眠状态。

深度睡眠的时候人的肌肉会松弛,并且肢体不会产生较大的运动,甚至不会动;而浅睡眠的时候,人体会产生一定的轻微运动。

智能手环通过监测手腕的运动状态,在夜间由轻运动模式慢慢的转变到不动,来判断处于熟睡状态,这里需要使用计算引擎,接着再根据每个人的睡眠周期,判断每个睡眠周期的结束和开始,以此来计算出深度睡眠时间。

(3)贴在心脏附近的胸膛上使用的新型可穿戴睡眠追踪设备。
这款临床消费者可穿戴设备需要贴在心脏附近的胸膛上使用,同时还需要在肋骨往下一点附上短电线的电极。

它可以测量心律(ECG),呼吸量和打鼾(通过组织振动),甚至还能区分用户的睡觉姿势。同时可以计算心率和呼吸频率的关系从而计算出用户的心扉耦合,这个指标可以判断用户是否出现呼吸中断的情况。

消费者睡醒之后,可以将数据上传到相应网站,然后查看晚上的睡眠分解情况:稳定睡眠阶段和不稳定睡眠阶段、REM快速眼动睡眠、鼾声测量、体位和睡眠中断情况。

卡路里

人们不再需要计算每天的卡路里了,因为可穿戴技术接管了该任务。

收集热量燃烧的数据提供了重要的信息,特别是如果你想知道什么运动是最有效的。集齐上面所说的传感器,就能召唤计算燃烧的卡路里的硬件。算法是使该数据如此重要的原因。一些设备,会告诉你摄入了多少卡路里,(没有食物和重量的详细说明,很难知道),而有些则是告诉你燃烧了多少卡路里。

「好身材,要保持」。对热量的控制已经成为很多现代人生活中的强迫症,患上这种症状的人恨不得每一卡路里热量的摄入都进行精确计算,对于这类人而言,钥匙链大小的传感器Tellspec或许是他们的完美选择:只要用它对着食物扫描,就能知道里面含多少热量。
这款小型便携式设备需要与一款手机应用配对使用,它含有分光计,可以分析食物中的化学成分。加拿大开发人员表示,除了热量,Tellspec还能「列出食物中的过敏原、化学成分和营养成分等相关信息」

GPS

一些运动训练设备内置了GPS传感器,这对分享旅行路线以及距离很有帮助。除了跟踪你的位置,另一件很棒的事情是,看你走过的海拔。并非所有的景观是平的,因此,该传感器与基本活动跟踪一起,可以提高锻炼的准确性。

GPS主要被应用于高端的运动手表中,不过,包括 Moto 360在内的一些AndroidWear也开始搭载GPS技术。如果你想要确保所有的运动数据都是正确的,GPS是必不可少的一项功能。需要注意的是,GPS会消耗大量的电量,并且需要对信号进行持续搜索。

血压

测量血压已经不再是医生用血压计和听诊器那么传统了。

对于患有高血压或低血压的人来说,只需要家用无线系统,就能测量血压,实在是太方便了。虽然没有可穿戴设备那么方便,但它确实能放包包里随身带着。

Withings有特别好的设备,它可以连接到你的智能手机或平板电脑,可以与医生共享任何异常的数据。
不使用压迫带即可测量血压的传感器


UV

我们都知道,太阳也越来越强,因为O型区域越来越小。这意味着每次你去看皮肤科医生时,他们会提醒你每天在暴露的皮肤抹上防晒霜。

UV检测是值得注意的重要指标。有些设备将衡量你在阳光下的时间,结合你的年龄,和你的皮肤敏感度,在适当时间通知你,是时候到室内去了。其他设备则能够让你知道紫外线的强度,并发送提醒你需要抹更多的防晒霜。

现在有了可穿戴式设备监测UV紫外线强度,今年这个夏天应该不会黑成碳了。

(1)智能皮肤贴纸。
这款「智能皮肤贴纸」名叫 My UV Patch,从外形上看就是一块普通的爱心型的蓝色贴纸。不过当受到紫外线照射的时候,它会改变颜色。用户需要在变色后给它拍张照,然后上传到配套的手机APP 里查询紫外线强度结果。

(2)有紫外线传感器的各种可穿戴设备。

目前一些可穿戴设备利用光学传感器来追踪生命指标。很多公司都有高性能、低功耗的生物传感器产品,如紫外线传感器、红外光/环境光传感器等,可感应出UV指数、环境光、心率/脉搏血氧饱和度以及2D或者3D手势应移动等。

紫外线传感器可广泛应用于:智能穿戴设备的紫外线指数检测,如带UV指数检测功能的手表,带UV指数检测的智能手机,户外检测UV指数设备等,还可以用于紫外线消毒时,用来监测紫外线强度。

(3)可检测紫外线强度的智能环境监测仪。
这款检测仪是对环境进行监测,并不是对人体参数进行监测,所以不用贴身佩戴,只需要将其带在你的行动所及范围内即可,比如佩带在书包上或别在衣服上等。

该设备带有环境传感器,通过传感器计算空气中的单个微粒,显示微粒浓度,区分PM10和PM2.5。将收集到数据导入相应的智能手机应用。这些数据首先会在智能手机上得到处理,然后进一步在云端处理。

血糖

糖尿病患者每天都要与糖尿病进行斗争,不仅要在饮食上控制糖分的摄入,还要不停地检测自己的血糖水平。但是目前的血糖测试主要通过采集手指血的方式进行,这种方法会有一定疼痛,挺多人不愿意经常接受检测。

目前有些可穿戴设备可以利用非侵入性的检测方法来监测血糖。

(1)通过皮肤汗液来检测血糖的石墨烯材质可穿戴设备石墨烯材质可穿戴设备。

韩国基础科学研究所研究人员通过在石墨烯中添加金颗粒,并把它与一个金质的网状结构结合,制出一个柔韧的半透明贴片,贴片上嵌有多个微型传感器,能检测湿度、血糖、酸碱度和温度。患者只需把它贴在手腕上就能进行血糖检测。

(2)纹身贴纸无痛测血糖。

加州大学圣迭戈分校的纳米工程师团队开发了一款新的可穿戴计算设备。

这款设备中包含小型传感器,而纹身贴纸上通过丝网印刷技术印有特定形状的电极。通过在皮肤上施加特定的电压,该设备能够从皮肤中提取体液,而含有特定酶的传感器能够据此测量血糖浓度。
除上所述,可穿戴设备中的传感器还有很多种,而且还有些尚在研发阶段,未来它们会变得越来越小,越来越精确,让可穿戴设备的功能越来越完善。

(文源于网)


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