详扒可穿戴设备的7大类传感器

心率

心率是衡量运动效果，控制运动量的最有效标准。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。

关于监测心率的传感器，EDN之前整理过一篇很详细又很易懂的文章：

盘点可穿戴产品中，哪种心率监测方法最流行？  （点击最下方阅读原文查看链接）

大家可以去看下这篇文章，这里就不多做描述了。

汗液

出汗是一件很平常的事，小编只知道人们常说出汗能释放出身体的毒素。你是不是也觉得汗液除了有些盐分就没什么特别的了？其实不然，汗水里包含着许多科学密码。那可穿戴设备怎么能忽略了汗液这么重要的一个百宝箱呢。下面就搜罗下目前出现的专门针对汗液监测的传感器。

（1）初创公司开发的生物传感器技术。

有家初创公司Electrozyme展示了一项生物传感器技术，它能从你的汗水中，读取化学信息，检测身体在运动过后的反应。

这项技术的工作原理是这样的：将生物传感器技术集成在一块小的贴片中，然后紧贴皮肤上，就能够检测汗液中的能表明你身体状况的生物标记，例如电解质，钠，乳 酸，蛋白质。而且，Electrozyme公司还提供算法软件来分析这些生物标记数据，进而为你的运动锻炼提供更针对性专业性建议。

（2）加州大学伯克利分校工程师开发的新型可穿戴设备传感器。

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。

现阶段这款传感器仅局限于测量汗液数据，不过据说未来还可以追踪任何身体上液体的数据。例如说，当你生病或者受伤的时候，能够立刻发现自己相应的体液分析数据出现异常。

（3）美国柏克莱加州大学工程师开发的柔性可穿戴传感器。

美国柏克莱加州大学的电机工程师Ali Javey和他的同事开发了一款柔性可穿戴传感器，这款设备可以帮助人们实时监测脱水和疲劳等的状况。

Javey和他的同事利用柔性塑胶基底和柔性电路板做了一个原型机，并成功收集葡萄糖、乳酸盐、钠、钾的信息以及受测对象的体温，传感器将数据实时传输到智能手机。

由于技术仍有待完善，这类可穿戴设备还需要一段时间才能正式走向市场。

睡眠

小编觉得睡眠真的很重要，睡不好，第二天上班绝对是奔溃的状态。现在的可穿戴设备可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，但是小编觉得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。

包括Fitbit Flex手环在内，都是使用Actigraphy这个传感器来分析睡眠状态的。

（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。他可以测量心律(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。

一般生物医学领域中认为睡眠状态往往和脑电Alpha波等电生理信号相关，而这些信号的获取往往需要使用者佩戴头皮电极等传感器，同时要结合放大器滤波器等进行一系列前端处理。所以小编觉得手环、手表或者是睡眠监测带应该都不能算超级准确啊。

血糖

现在全球糖尿病患者的人数正在不断上升，每19个人中就有一位是糖尿病患者。糖尿病还伴随着一系列高风险的并发症，如果长期血糖水平维持在很高的情况下，还 会损害人的眼睛、shen脏甚至是心脏。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，还要不停的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。

石墨烯是柔性导电材料，透明、轻薄、柔韧性极强，但石墨烯的合成方法限制其不能在电化学装置中用来测量生化标的物，例如酸碱度、离子和生物分子等。而这几种 生化标的物是从汗液中测试血糖水平的关键。韩国基础科学研究所研究人员改变了合成方法，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。

（3）实时监测血糖的Google智能隐形眼镜。

该隐形眼镜采用两层柔软的镜片材料，中间植入无线芯片和微型葡萄糖传感器，因此其镜片可测量用户泪液中的葡萄糖含量。而且据说Google还会在眼镜中嵌入超微小的LED指示灯，如果患者的血糖过高或者过低，LED就会变亮以提醒。

至 于隐形眼镜的充电问题，谷歌称眼镜中某种物质和眼泪中血糖发生反应时产生的电流，足以保证隐形眼镜的日常用电量。而且在当隐形眼镜与设备无线连接传输数据 时，眼镜也可以通过无线进行充电。目前眼镜的无线传输距离为8厘米，谷歌称这种低功耗的传输对人体无害，而且每秒20比特的传输速度也够用。

血压

小编的爸爸是一名高血压患者，家里一直有个号称便携式的血压计，测量的时候得乖乖的坐在那儿千万别 乱动，胆敢没忍住乱动了这货就噗一声气全放了告诉你错误，必须重来，哦，对了，最好还得找个什么东西把左臂抬高点。小编一直吐槽这个东西太不人性化了，现 在终于有了可穿戴的血压计了，小编感觉棒棒的。下面就介绍几款可穿戴的血压计。

（1）利用示波法测量血压的可穿戴血压计。

示波法血压测量技术防干扰能力强，动态环境下测量一致性好，可以帮助使用者在日常生活状态下也可以准确测量血压，即使在室外，如坐车，办公，坐飞机，散步等 情况下也可以准确测量。在测量血压的同时，还可以感知您测量时的身体姿势和运动状态，并记录下来，供日后分析用。体位分：静立/坐，躺，轻微运动，剧烈运 动四种状态，可以用来帮助判断血压升降原因。

这款血压监测仪采用飞思卡尔压力传感器，小巧、轻便、功耗低，可以结合移动APP，实现血压趋势分析。

手表式血压计也是采用的示波法间接测量血压。

（2）振荡法血压监测仪。

血压监测仪是通过传感器来检测人体动脉血管壁震动引起的袖带压力微小变化，最常用的方法是振荡法。这种动态血压监测仪可通过蓝牙、USB连接到移动设备上，将数据上传至医护人员，平时被使用者穿在外面，提供24小时的血压监控。

（3）无压迫感可穿戴血压监测器。

该设备测血压的方式非常舒服，因为它的挤压程度要小得多。据称这款可穿戴血压计比传统的计量器更精准。设备袖口的银塑料外壳囊括了所有必要的硬件，包含了打气筒、可充电电池和用于连接智能手机的蓝牙组合模块。通过Andriod应用可以收集血压数据，然后在图表上显示。

该设备只要施加相当于100毫米汞柱收缩压的挤压程度就可以获得有关健康数据的准确值，不到传统计量器的二分之一。

但是小编想说：有哪位患者能在乎短短几分钟内的压迫感呢？又不疼，所以 “挤压程度小”这一优势应该不是“智能血压计”区别于传统血压计的重点吧。

温度

可穿戴式温度计，小编觉得女性应该会比较需要啊，因为可以根据提问判断生理期。小编搜罗了三款很有意思的可穿戴式体温计。

（1）可穿戴电子纹身，监测人体的体温。

这种电子纹身看上去就像镀了金的条形码，用可溶于水的粘合剂将它贴在皮肤上。目前有两种不同的版本，但用途都差不多，能夠精确地测量人体的温度，以分析不同 时期温度的峰值，并且还能夠通过静脉监测血液中热能的流动情况，以此观察血管对温度变化的反映，这对于心血管健康有一定帮助。

由于电子纹身是直接贴附在人的皮肤上的，所以监测的持续时间更长。未来，应该还会有更多的感应器可以被安置到电子纹身上。

（2）贴片式体温计。

体温计非常柔软，可以像创可贴一样贴在皮肤上使用，只需将它粘贴或包裹在待测物体周围，就可以监测其温度的微小波动。

这种材料用半晶质丙烯酸酯聚合物复合材料和石墨合成，它的电阻随着温度升高而增大，这种正相关性被称为“聚合物PTC（Positive Temperature Coefficient：正温度系数）”。在合成聚合物时，采用改变两种单体混合比例的方法，使得响应温度可在体温附近调整。具体就是，通过改变丙烯酸十 八酯和丙烯酸丁酯这两种物质在聚合物中的比例，使其可以监测区间在25~50℃间调整。所以它非常适合作为测量体温用的温度传感器。

（3）可穿戴智能臂环。

为监测女性排卵期时的体温，臂环佩戴在手臂上，或直接贴在皮肤表面。在用户睡觉时，这款设备能够记录体温波动。

不过这款臂环获取准确的读数相对困难，因为体温需要在每天上午差不多同一时间被记录，睡眠质量也会影响体温变化。为了准确跟踪基础体温，用户必须每天差不多同样的时间醒来，在尽可能不运动的情况下使用体温计测量，随后使用应用或笔和纸来记录。

UV紫外线

夏天马上就要来了，又要防晒了，真烦人，小编超级讨厌防晒霜，之前都是每天自己感受下看看这一天能不能不涂防晒，一个夏天下来，小编就变成了熊猫的反面了。现在有了可穿戴式设备监测UV紫外线强度，小编觉得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。

可穿戴设备中的传感器还有很多很多种，而且还有很多传感器还在研发阶段，未来他们会变得越来越小，越来越精确，让可穿戴设备的功能越来越完善。

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