智能手環(huán)的工作原理

隨著--股智能穿戴式設(shè)備的旋風(fēng)刮過IT業(yè)，谷歌眼鏡和智能手表擁有了持續(xù)的曝光和高關(guān)注度，智能手環(huán)似乎也火了起來。很多人肯定有疑問，看到市面上賣的這些智能手表、智能手環(huán)，說可以通過藍(lán)牙檢測運(yùn)動狀態(tài)、檢測睡眠情況，它的工作原理是什么?是怎么實現(xiàn)的功能呢?下面就詳細(xì)為您介紹。

一、智能手環(huán)的原理

智能手環(huán)運(yùn)動監(jiān)測功能通過重力加速傳感器實現(xiàn)。重力傳感器已是一種很成熟的技術(shù)，手機(jī)也早有應(yīng)用，比如現(xiàn)在智能手機(jī)的屏幕翻轉(zhuǎn)功能，就是通過傳感器來實現(xiàn)的。傳感器通過判斷人運(yùn)動的動作得到一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，再結(jié)合用戶之前輸入的個人身體體征的基本信息，根據(jù)- -些特定算法，得到針對個人的個性化監(jiān)測數(shù)據(jù)，諸如運(yùn)動步數(shù)、距離以及消耗的卡路里等，從而判斷運(yùn)動的頻率和強(qiáng)度。由于每個人運(yùn)動隨個人身體體征的不同而產(chǎn)生不同的效果，因而用戶在使用手環(huán)進(jìn)行監(jiān)測前需要在APP中錄入自己的性別、年齡、身高、體重等信息，信息自動同步到手環(huán)中，通過傳感器監(jiān)測運(yùn)動動作，經(jīng)過特定算法最終實現(xiàn)運(yùn)動監(jiān)測的功能。睡眠監(jiān)測也通過相同的傳感器技術(shù)實現(xiàn)。人的睡眠按照腦電波信號可分為五個階段:入睡期、淺睡期、熟睡期、深睡期、快速動眼期(REM)。在不同的階段人的腦電波可以迅速改變，有意思的是，重力加速傳感器并不具備直接探測腦電波的功能，所以它是將人在睡眠中動作的幅度和頻率作為衡量睡眠的標(biāo)準(zhǔn)，來判斷睡眠處于哪個階段，手環(huán)的智能鬧鐘功能，會在快速動眼期將用戶喚醒，“因為在快速動眼期睡眠者會出現(xiàn)與清醒時相似的高頻低幅的腦波，比較容易喚醒，如果此時喚醒，睡眠者會感到神清氣爽，有-一個很好的睡眠效果。”

二、智能手環(huán)的工作原理是什么

心率:用兩個電極片(心電原理)，你網(wǎng)上查查有現(xiàn)成的方案;

呼吸率:可以用三維加速度傳感器(震動原理)，不過沒什么現(xiàn)成方案，需要自己動手做模型，震動雜波很多，要有較好的濾波算法，做好了挺有前途的;

血壓，用這么簡單的方式我還不知道有什么辦法。

難點:但這個產(chǎn)品的難點在于，如何實現(xiàn)用一個簡單的產(chǎn)品實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)的采集而不干擾到用戶?這里的數(shù)據(jù)涉及到血壓、血糖、血氧、脈搏等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)我們正常的測量過程是抽血測血糖血氧含量、含溫度計測量體溫、壓迫血脈測量血壓。

這個難題實際上是現(xiàn)在很多智能設(shè)備面臨的難題，運(yùn)動手環(huán)還停留在通過陀螺儀獲取位置信息變化分析從運(yùn)動到睡眠等各種復(fù)雜人體狀態(tài)的功能，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有限。

設(shè)想:

1、通過反射原理，檢測人體紅細(xì)胞的含氧量。

2、通過檢測脈搏傳導(dǎo)速率的方法，計算心電檢測和脈搏檢測的時間差來得到血壓信息。

3、通過內(nèi)外兩側(cè)的溫度感應(yīng)獲得更加準(zhǔn)確的人體溫度值。

4、通過代謝熱整合法，檢測到代謝長生的熱量，血氧飽和度、血流速之后，計算出血糖濃度值。

這個原理的最大突破是實現(xiàn)了體征數(shù)據(jù)得到的無創(chuàng)，對人的干擾小。血壓、血糖、體溫變化值分別對高血壓患者、糖尿病患者、孕婦這幾類人群檢測自己的身體數(shù)據(jù)會很有幫助。郭輝講，這個原理已經(jīng)通過了理論認(rèn)證正在計劃硬件設(shè)計，當(dāng)然他也希望有跟多投資進(jìn)來推進(jìn)項目發(fā)展。現(xiàn)在智能設(shè)備大部分瓶頸在信息獲取，如果郭輝團(tuán)隊能夠?qū)⑦@個設(shè)想實現(xiàn)，其實做手環(huán)、手表也不在話下。核心是3軸重力加速度感應(yīng)器，通過算法將其輸出的值換算成活動量，基本原理就是計算克服重力和慣性做功的量，所以需要帶入體重這個量參與計算，現(xiàn)在而今眼目下所有的手環(huán)啊tracker啊什么的，不管品牌型號都是同步的時候外部傳入的用戶自己設(shè)定的體重。公式什么的可以參考運(yùn)動專業(yè)的一些論文。另外手環(huán)有個特殊的地方是只能待在單側(cè)的手上，所以算法比普通的預(yù)設(shè)用戶會佩戴再人體重心處的tracker會有所不通，需要經(jīng)過特殊算法來糾正，算法的具體就是商業(yè)秘密不可說了。

基本上就是一個三軸加速計，再通過算法去判斷人的步數(shù)，算法是核心，所以不可以告訴你。