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智能穿戴设备的血氧测量准不准?

电子发烧友网 来源:电子发烧友网 作者:周凯扬 2022-07-01 10:25 次阅读

我们看到越来越多的智能穿戴设备,无论是智能手环、智能手表还是智能指环,都开始加入一系列的健康监测功能,而且成本也已经基本降下来了。这些硬件加上配套的软件可以让普通用户也能方便地测量心率、血氧饱和度等等体征,我们今天就来聊聊血氧饱和度测量有哪些方法。

智能穿戴设备的血氧测量准不准?

除了在医院进行的有创检测外,多数血氧检测还是用脉搏血氧仪来进行的,而血氧仪的原理就是通过红色LED+红外LED发射特定波长的光线,再由设备接收反射或投射的光线,指夹式的血氧仪所用的正是投射式,而智能手表和智能手环这类的腕上设备,考虑到透射率和表带的原因,自然不好采用投射式,所以均采用了反射式。

但这两者的精度还是存在差异的,我们以苹果的Apple Watch智能手表为例,我们在查看各项参数时,可以看到苹果的心率监测功能是过了美国FDA认证的,但它的血氧饱和度监测是并没有这个认证的,而且大部分智能穿戴设备的这一功能都没有得到FDA认证。这点在国内的设备中也可以看出,比如华为的Watch GT 3 Pro的ECG心电分析通过了国家NMPA二类医疗器械认证,但通过该认证的腕式血氧仪几乎没有,即便有也和智能可穿戴设备无关。可谓可以看出目前的智能穿戴设备方案,要想达到医疗级别的血氧测量还是有一定难度。

而反观透射类的指夹式血氧仪,有一大批通过了FDA认证和NMPA认证的,而且精度也普遍能够达到±2%以下。这是因为这类指夹式血氧仪往往会完全包裹住检测位置,避免其他外界因素的干扰,比如光线、佩戴松紧度和皮肤厚度等。而这些经过认证的血氧仪是可以用于医院的,反观其他OTC的血氧仪,尤其是智能穿戴设备,还是主要用于一般的健康和运动场景,并不适合患者使用,这也是为何这类设备都会在产品界面注明,其血氧数据不用于诊断和医疗用途。

射频测量血氧

然而无论是指夹式血氧,还是智能可穿戴设备,靠的都还是光电传感器的脉搏测量,传感器、LED厂商们也都根据集成度的不同,为两种方式提供了成熟的方案。但目前光电传感器在测量上也有不小的挑战,比如去年美国FDA就指出,深色皮肤的人使用这类脉搏血氧计可能并不准确。

比如专业研究发现,黑人隐性低氧血症的患者使用这类脉搏血氧饱和度测量无法检测出问题的概率是白人患者的三倍,这是由于皮肤色素沉着的原因引起的。不仅如此,血液循环、皮肤温度、抽烟和指甲油使用的情况也会影响这种测量方式的结果,而且血氧仪读数越低,其精度也会随之变低。所以FDA指出,如果要利用脉搏血氧仪来做出诊断和治疗决策的话,哪怕是FDA认证的脉搏血氧仪,也尽量根据读数随时间变化的趋势,而不是单次测出的结果来下定论。

为此不少公司开始构思如何用新的方式来规避这类光电脉搏测量的问题,比如Movano这家初创医疗科技公司,就打算利用基于射频技术的智能穿戴设备来测量一系列生命体征。这家公司于今年公开了自研的射频SoC,集成了4颗IC,用到他们的专利毫米波技术。

Movano指出射频信号不会像光电传感器一样,从组织和骨骼中获得反射信号,且不会被皮肤色素沉着给吸收。可以以更高的精度完成血氧饱和度测量,与此同时他们也在研究将这颗SoC集成到一个新系统中,进而加入无创血糖和无袖带血压监测。不过他们计划打造的智能穿戴设备产品目前还是智能指环,与Oura这类同形态产品竞争。值得一提的是,目前市面上也有一些使用脉搏测量的智能指环,比如乐普就有推出O2Ring这种指环式血氧仪,这类智能穿戴设备倒是能用上精度更高的透射式方案,在通过医疗认证上会更有优势一些。

结语

为了进一步提升智能穿戴设备在血氧饱和度测量上的精度,我们还是得看传感器、模拟和芯片厂商未来在这类应用的抗干扰、功耗上能否有何突破,现在不少利用算法来提高精度的方式仍有一定局限性。我们在为了血氧监测考虑购买智能穿戴设备时,还是需要将其视为运动健康类产品,而不是专业医疗器械。

审核编辑 :李倩

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    4000A-050-030 4000A-050-030 即插即用加速度传感器

    看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 加速度计类型 : MEMS DC 即插即用加速度计传感器类型 : 直流响应即插即用加速度计 结构特性 电气连接 : 一体式电缆 电气特征 满量程输出电压 (VDC): ±2 励磁电压 (VDC): 8 – 36 零加速输出 (mV): ±100 励磁电流 (mA): 5 信号特征 频率响应 (Hz): 0-800 主体特性 轴数 : 1 重量 : 7 g [ .245 oz ] ...
    发表于 08-21 01:00 128次 阅读

    603-0100-120 603-0100-120 速率和惯性传感器

    看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 速率和惯性传感器类型 : Rate Sensors/Gyros 电气特征 励磁电压 (VDC): 5 – 16 尺寸 尺寸 MM : 20.8 x 20.8 x 14.5 使用环境 工作温度范围 : -40 – 105 °C [ -40 – 221 °F ] 包装特性 速率和惯性传感器包装 : Anodized Aluminium 其他 精确度 : ±0.5% Non-Linearity FS 范围 (±) DEG/SEC : 100...
    发表于 08-21 01:00 88次 阅读

    20010631-00 610-12K-276 速率和惯性传感器

    看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 速率和惯性传感器类型 : Rate Sensors/Gyros 电气特征 励磁电压 (VDC): 5 – 16 尺寸 尺寸 MM : 14.6 x 10.2 x 7.6 使用环境 工作温度范围 : -40 – 105 °C [ -40 – 221 °F ] 包装特性 速率和惯性传感器包装 : Anodized Aluminium 其他 精确度 : ±0.5% Non-Linearity FS 范围 (±) DEG/SEC : 12000...
    发表于 08-21 01:00 74次 阅读

    62105012-000 62105012-000 位置传感器配套仪表

    看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  电气特征 线路电源电压要求 (VDC): ±12, ±15 信号调节 - LVDT/RVDT 输出类型 (VDC): ±10 励磁电压 (Vrms): 3 信号特征 励磁频率 (kHz): 2.5 – 10 机械附件 信号调节 - LVDT/RVDT 安装 : Printed Circuit Board Edge or Terminal Block 使用环境 工作温度范围 : -1 – 55 °C [ 30 – 130 °F ] 其他 传感器类型 : 带 5 或 6 根导线的 LVDT 或 RVDT 传感器通道 : 1 ...
    发表于 08-21 01:00 90次 阅读

    67010001-000 67010001-000 线性位移传感器 - LVDT

    看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  使用环境 工作温度范围 : 5 – 60 °C [ 41 – 140 °F ]
    发表于 08-21 01:00 96次 阅读

    7104A-0050 7104A-0050 即插即用加速度传感器

    看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 加速度计类型 : IEPE 即插即用加速度计传感器类型 : 交流响应即插即用加速度计 结构特性 电气连接 : 10-32 同轴连接器 电气特征 满量程输出电压 (VDC): ±5 励磁电压 (VDC): 18 – 30 励磁电流 (mA): 2 – 10 信号特征 频率响应 (Hz): 0.3-10000 主体特性 轴数 : 1 重量 : 8.6 g [ .303 oz ] 材料 : 不锈钢 ...
    发表于 08-21 01:00 65次 阅读

    72162000-020 72162000-020 倾角传感器和倾角仪

    看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  结构特性 接口 : 模拟 电气特征 电源电压 (VDC): 12 – 24 模拟接口 (mA): 4 – 20 端接特性 倾角传感器和测斜仪安装 : 垂直 尺寸 尺寸 (mm): 最多 70 倾角传感器和测斜仪精确度 (°): 最多 +/- .5 分辨率 (°): 最多 +/- .01 使用环境 测量原理 : 液体 工作温度范围 : -25 – 60 °C [ -13 – 140 °F ] 包装特性 倾...
    发表于 08-21 01:00 63次 阅读

    11106140-00 AST4300A05000P4P1000 压力传感器

    看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 压力传感器类型 : 非易燃压力变送器 压力类型 : 测量仪 结构特性 压力端口/接头 : 1/4 MNPT 电气连接 : 10 英尺导管 电气特征 压力传感器电源电压 (V): 10 – 28 主体特性 端口材料 : 316L 使用环境 压力 : 344.73 bar [ 5000 psi ] 工作温度范围 : -40 – 80 °C [ -40 – 176 °F ] 操作/应用 耐压范围 : 2X,最小值 ...
    发表于 08-21 01:00 153次 阅读

    11108715-00 AST4600A02000P4W1000 压力传感器

    看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 压力传感器类型 : 防爆型压力变送器 压力类型 : 测量仪 结构特性 压力端口/接头 : 1/4 MNPT 电气连接 : 导管 2 m 引线 电气特征 压力传感器电源电压 (V): 10 – 28 主体特性 端口材料 : 316L 使用环境 工作温度范围 (°C): -40 – 85 工作温度范围 (°F): -40 – 185, -40 – 185 操作/应用 耐压范围 : 2X,最小值 ...
    发表于 08-21 01:00 77次 阅读