文|智東西 程茜
編輯|心緣
深圳的石先生每天都會健身，卻總是睡不好。
一個深夜，熟睡中的他1小時出現(xiàn)49次呼吸暫停，這種情況已經(jīng)非常嚴(yán)重。重癥呼吸暫停可能會導(dǎo)致高血壓、冠心病、糖尿病、腦血管疾病等并發(fā)癥，乃至造成夜間猝死。
幾天后，他突然接到北京301醫(yī)院的電話，提醒他出現(xiàn)健康風(fēng)險程度很高，并有嚴(yán)重的心房顫動，建議及時就醫(yī)。隨后，石先生及時到醫(yī)院就診，做了房顫手術(shù)和呼吸暫停矯正。
這是深圳衛(wèi)視《正午30分》欄目在2020年11月報道的故事，發(fā)現(xiàn)石先生重癥隱患的“功臣”，是他日常戴在手腕上的榮耀智能手表。
像這樣，智能手表能救命的故事有很多，包括幫救援隊找到跌落懸崖者的定位、為新冠肺炎防治提供血氧值參考等等。有些情侶還將智能手表當(dāng)成愛情的催化劑，通過測試心率值，來判斷心動指數(shù)。
當(dāng)熬夜、久坐不動等習(xí)慣成為常態(tài)，當(dāng)越來越多人的健康亮起紅燈，方便攜帶的智能手表正愈發(fā)受到消費者的歡迎。在這一趨勢下，蘋果、三星、華為、華米、小米、OPPO等一眾科技大廠正卯足了勁兒鉆研優(yōu)化智能手表的健康監(jiān)測功能。
2021年底，華為推出了其首款可測量血壓的新款智能手表HUAWEI WATCH D，蘋果Apple Watch的移動心電圖房顫提示功能在國內(nèi)上線，其血糖、血壓監(jiān)測功能的爆料也層出不窮。此外，華為、OPPO等企業(yè)也創(chuàng)立了運動健康科學(xué)實驗室，以重點攻克運動健康領(lǐng)域的技術(shù)難關(guān)。
這股自可穿戴設(shè)備領(lǐng)域吹來的風(fēng)何時而起？智能手表的未來為何會與健康緊緊綁定？誰是這熱潮之中最搶眼的存在？哪些關(guān)鍵技術(shù)拉開了智能手表健康監(jiān)測水平的分級？通過與多位業(yè)內(nèi)人士交流，本文將系統(tǒng)分析這一智能手表核心陣地的最新戰(zhàn)局。
01.科技巨頭大招連發(fā)，“醫(yī)療級”健康監(jiān)測箭在弦上
知名市研機(jī)構(gòu)Counterpoint的最新數(shù)據(jù)顯示，2021年，全球智能手表市場出貨量達(dá)到1.275億臺，同比增長24%。其中蘋果以30%的市占率穩(wěn)居第一，三星、華為、華米、小米均在全球前八。
▲2020~2021年全球9大智能手表品牌出貨量市場份額變化（圖源：Counterpoint）
Counterpoint副總監(jiān)Sujeong Lim說：“由于能監(jiān)測血壓、心電圖、血氧飽和度等重要健康參數(shù)，智能手表正變得越來越受歡迎?！?/p>
智能手表的健康檢測功能，可追溯至蘋果創(chuàng)始人喬布斯執(zhí)掌蘋果的時代。
當(dāng)時，身患糖尿病的喬布斯每天都要扎手指測量血糖。在他的授意下，蘋果組建了一個約30人的生物醫(yī)學(xué)工程團(tuán)隊，專攻無創(chuàng)式血糖讀取裝置的開發(fā)。這項研究甚至要早于首款A(yù)pple Watch的發(fā)布，它也被認(rèn)為是蘋果在醫(yī)療領(lǐng)域最早期的探索。
盡管蘋果不是第一家做出世界上第一款智能手表的公司，但沒人能否認(rèn)Apple Watch的里程碑意義。
2014年9月，首款A(yù)pple Watch橫空出世，它配備了心率傳感器、加速感應(yīng)器、陀螺儀和氣壓計，能監(jiān)測心率、記錄消耗卡路里，還能提供一個健康數(shù)據(jù)報告。蘋果可穿戴設(shè)備的健康布局也初露端倪。
作為庫克上任后第一次公布的“One More Thing”產(chǎn)品，主打健康和健身管理的Apple Watch，隨即在全球范圍內(nèi)掀起一場手腕上的健康颶風(fēng)。
華米科技創(chuàng)始人、董事長兼CEO黃汪在去年的Next Beat技術(shù)大會上說過：“我們始終認(rèn)為健康是智能可穿戴產(chǎn)業(yè)的核心價值，它甚至是整個IoT智能硬件產(chǎn)業(yè)的核心價值。”榮耀CEO趙明在接受媒體采訪時亦談道，實時精準(zhǔn)的運動健康數(shù)據(jù)監(jiān)測管理功能，是以智能手表為代表的智能穿戴設(shè)備不可替代的關(guān)鍵功能之一。
在運動計步、運動指導(dǎo)、監(jiān)測心率、卡路里記錄等功能成為“基礎(chǔ)款”配置后，智能手表又開始向更專業(yè)的醫(yī)療級功能進(jìn)階。
2021年5月，華為消費者業(yè)務(wù)COO何剛發(fā)微博宣布：“如今，華為在腕上穿戴式血壓測量技術(shù)研究上取得了突破性進(jìn)展——首款可以測量血壓的華為智能手表，已通過醫(yī)療器械注冊檢驗，下一步將聯(lián)合專業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)開啟注冊臨床試驗。”
兩個月后，華米科技宣布搭載其自研PumpBeats血壓監(jiān)測引擎的智能手表，可實現(xiàn)30秒一鍵測量血壓。華米科技還計劃繼續(xù)推進(jìn)24小時連續(xù)血壓監(jiān)測，實現(xiàn)夜間睡眠監(jiān)測與被動血壓監(jiān)測的結(jié)合。
三星亦在其Galaxy Watch 4系列中加入了類似的血壓測量功能，該功能已在韓國和歐洲等一些國家和地區(qū)上市，并已獲得監(jiān)管部門的批準(zhǔn)。
如今，日?；顒佑涗?、24小時心率監(jiān)測、血氧檢測、全天睡眠監(jiān)測、運動模式等功能已是各大主流智能手表品牌的“標(biāo)配”，心電圖、血壓、血糖等更多健康指標(biāo)的監(jiān)測也正在成為“兵家必爭之地”。
▲部分智能手表品牌健康功能對比
02.隨時給健康支招，關(guān)鍵時刻能救命
健康監(jiān)測功能“一卷再卷”，離不開三重驅(qū)動力。
首先，消費者對自身健康愈發(fā)重視。我國第一大健康“殺手”心血管疾病正日益年輕化，頻頻出現(xiàn)的年輕人“猝死”新聞，更是不斷敲響關(guān)注健康的警鐘。于是邊熬夜、邊養(yǎng)生，上班久坐不動、下班瘋狂健身等場景，已是許多當(dāng)代年輕人生活工作的常態(tài)。
盡管年輕人在健康體檢服務(wù)方面的消費顯著增長，但大多數(shù)人也就每年進(jìn)行1-2次體檢。還有不少人諱疾忌醫(yī)，忽視身體發(fā)出的一些預(yù)警信號，等到身體實在無法忍受時才去就醫(yī)，結(jié)果耽誤了病情。
而既擁有時尚科技感外觀，又能隨時隨地提供運動、睡眠、心率、血氧等健康數(shù)據(jù)的智能手表，正中這些年輕人時刻關(guān)注健康指標(biāo)變化的旺盛需求。
它就像手腕上的健康管家。你坐久了，它就會震動或發(fā)出“嘀嘀嘀”的聲音，提醒你站起來走一走；噪聲太大，它提醒你注意保護(hù)聽力免受損傷；你的血氧飽和度、心率等健康指標(biāo)異常，它會發(fā)出預(yù)警提醒就醫(yī)。在一些新冠肺炎病毒大肆傳播的地區(qū)，智能手表監(jiān)測到的心率、血氧飽和度等數(shù)據(jù)，已經(jīng)被用作判斷感染病毒概率的參考。
作為疏于鍛煉年輕人群中的一員，我同樣是智能手表健康監(jiān)測功能的受益者。前段時間，智能手表經(jīng)常提醒我最大攝氧量低于有氧適能水平，這使我意識到日常坐不直、不愛動的毛病，開始調(diào)整生活習(xí)慣，加強(qiáng)鍛煉，并時不時看看心率、最大攝氧量測量數(shù)據(jù)的變化。隨著數(shù)值變化，我也更有動力堅持運動。
不僅是青壯年，中老年人群對智能手表的需求也快速增長。假如家里老人不慎跌倒或某個健康指標(biāo)突然異常時，智能手表能立即聯(lián)系緊急聯(lián)系人，乃至自動報警，這在守衛(wèi)老人健康安全的同時，也使其家人更具安全感。
如今，健康功能已經(jīng)是影響消費者選購智能手表的最主要因素之一。全球貿(mào)易監(jiān)測機(jī)構(gòu)Global Market Monitor在2021年的一項調(diào)查顯示，在智能手表眾多功能中，健康監(jiān)測的關(guān)注度遠(yuǎn)超通話、視頻、定位等，超過70%的潛在消費者在選購智能手表時，會優(yōu)先考慮產(chǎn)品的健康檢測功能的完整性。
發(fā)展至今，智能手表已經(jīng)形成圍繞心率、血壓、血氧、血糖的核心體系。其中心率、血氧的相關(guān)技術(shù)難題已基本攻克，未來需重點提升的是監(jiān)測精確度問題，而血壓和血糖的技術(shù)難度相對更高。
而要解決這些問題，需在智能手表的軟硬件相關(guān)技術(shù)上，實現(xiàn)更進(jìn)一步的研究。
03.藏在手表里的黑科技競賽
一塊小小的智能手表，與皮膚的接觸面積不過5厘米見方，它怎么做到集成這么多的健康監(jiān)測功能？又如何實現(xiàn)在一些監(jiān)測數(shù)據(jù)精度上越來越趨近于專業(yè)醫(yī)療設(shè)備監(jiān)測的結(jié)果？
第一步，自然是收集到盡可能準(zhǔn)確的信號。
你每天走了多少路、移動速度多快、消耗了多少卡路里，這些數(shù)據(jù)的采集，離不開智能手表中的傳感器、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、陀螺儀等硬件。
傳感器承擔(dān)了采集信號的主要職責(zé)，有加速度傳感器、陀螺儀傳感器、地磁傳感器、光學(xué)心率傳感器、氣壓傳感器、環(huán)境光傳感器、溫度傳感器等類型。比如加速度傳感器負(fù)責(zé)采集日常活動的數(shù)據(jù)，光學(xué)傳感器主要用于監(jiān)測心率、血氧等健康指標(biāo)。
這也是影響測量數(shù)據(jù)可靠程度的第一關(guān)。去年新發(fā)布的華為Watch GT 3智能手表，其一大更新便是采用了雙通道GNSS和新的8通道光學(xué)心率傳感器，并在新傳感器背面再增添可集中傳感器輸入輸出光線的菲涅爾光學(xué)薄膜。
加速度傳感器是防跌倒功能背后的黑科技。人在走路時，所處位置會在垂直方向上發(fā)生變化，而通過分析加速度傳感器采集的位置數(shù)據(jù)變化，智能手表就能夠計算、分析用戶的活動記錄。
而智能手表是否足夠“聰明”，離不開其“大腦”芯片。
芯片是智能手表各功能協(xié)同的“操盤手”，決定智能手表的計算速度、整體功耗。多數(shù)智能可穿戴設(shè)備采用高通、聯(lián)發(fā)科等移動芯片大廠的芯片，也有蘋果、華米等企業(yè)選擇自研可穿戴設(shè)備芯片。
自研芯片主要出于兩大目標(biāo)：提效和節(jié)能。當(dāng)智能手表承載的健康監(jiān)測功能越來越重，耗電量也會隨之上漲，而軟硬件協(xié)同設(shè)計，可以使得智能手表在性能和功耗上實現(xiàn)更優(yōu)的平衡。
蘋果Apple Watch的專用芯片S系列基本是舊版手機(jī)芯片A系列的簡化版本，重點滿足智能手表對低功耗的需求。華米科技亦在其智能手表中搭載自研AI處理器黃山系列，還在其自研芯片中內(nèi)置一款作為“備胎”的協(xié)處理器，它能在主芯片關(guān)閉狀態(tài)下，繼續(xù)全天候的記錄健康數(shù)據(jù)。
當(dāng)然，要想更準(zhǔn)確地分析用戶健康狀況，還需算法層面的持續(xù)優(yōu)化。
這涉及到多種不同用途的算法，有的用于計算用戶血液顏色，有的負(fù)責(zé)分析專業(yè)運動數(shù)據(jù)。它們利用傳感器所采集的數(shù)據(jù)，在芯片加速下，快速地得出反映用戶健康信息的結(jié)果。
今年1月發(fā)布的榮耀手表GS 3，就將8通道PPG監(jiān)測模組收集到的心率信號與AI結(jié)合，通過頻率追蹤算法和AI心率算法，大幅提升用戶心率監(jiān)測的精度。
血氧測量也離不開軟硬件協(xié)同。以Apple Watch為例，其水晶表背會將紅色和綠色的LED燈光和紅外線照射到用戶的手腕上，然后光電二極管會測量反射回來的光線量。由于不同測量光源對于血紅蛋白、脫氧血紅蛋白吸收率的不同，算法就會利用這些數(shù)據(jù)計算用戶的血液顏色，從而算出血氧水平。
不過截至目前，智能手表在血壓監(jiān)測、血糖監(jiān)測等方面還普遍存在技術(shù)門檻，僅有少數(shù)幾款智能手表實現(xiàn)這一功能。
像是華為的HUAWEI WATCH D，這款智能手表內(nèi)部疊加了微型氣泵、氣囊等架構(gòu)，集成有高精度壓力傳感器、壓力反饋式控制電路及低流阻氣路，從硬件上實現(xiàn)血壓監(jiān)測功能。
去年7月，華米科技算法技術(shù)副總裁、人工智能研究院院長汪孔橋在接受媒體采訪時分享說，華米的血壓測量方案的特點是基于PPG高精度光學(xué)傳感器，不僅可以解決佩戴舒適性的問題，還可提供近乎無感的連續(xù)監(jiān)測，所以很容易推廣到被動測量。
而被動測量能在用戶無意識的狀態(tài)下，隨時隨地監(jiān)測其血壓變化。
在血糖監(jiān)測方面，外媒曾于去年3月爆料三星Galaxy Watch 4或Galaxy Watch Active 3將成為首批具備血糖指數(shù)監(jiān)測功能的智能手表產(chǎn)品。根據(jù)爆料內(nèi)容，三星計劃使用激光監(jiān)測來實現(xiàn)無創(chuàng)式血糖監(jiān)測。不過目前來看，三星還未攻克這個難關(guān)。
HUAWEI WATCH 3、OPPO Watch等智能手表均宣稱已具備查看血糖數(shù)據(jù)的能力，但這一功能的實現(xiàn)并不是由智能手表獨立完成，而是要搭配某個廠商、某型號的血糖儀，并下載相關(guān)監(jiān)測軟件應(yīng)用。
需注意的是，智能手表只是提供一些健康指標(biāo)的參考，無論是硬件配置還是相關(guān)算法，都不能替代專業(yè)的醫(yī)院診療。
04.僅靠一塊表，真能媲美醫(yī)療級專業(yè)設(shè)備？
所有的智能手表詳情頁，都有這樣一句話：設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)和結(jié)果僅供參考，不作為診斷和醫(yī)療用途。
如今，在各家科技大廠的發(fā)力下，智能手表的健康監(jiān)測精準(zhǔn)度都越來越高。比如，能測量血壓的HUAWEI WATCH D，可以實現(xiàn)誤差在±3mmHg（毫米汞柱）以內(nèi)的壓力測量系統(tǒng)；華米科技自研的心率測量成功率高達(dá)96%，與醫(yī)療級血氧儀檢測結(jié)果平均誤差僅為1.67%；榮耀智能手表GS 3的心率監(jiān)測準(zhǔn)確度達(dá)97%。
但即便智能手表的準(zhǔn)確度再高，其準(zhǔn)確度都無法比及專業(yè)醫(yī)療儀器，不能完全客觀呈現(xiàn)用戶的身體情況。準(zhǔn)確診斷病情，必須以全面、精準(zhǔn)的檢驗數(shù)據(jù)為基石，而智能手表很難避免誤差。
首先，人的身體本來就在隨時變化，因此測量數(shù)據(jù)也會存在波動。
拿心率來說，健康的心臟不會以穩(wěn)定的頻率跳動，會隨著呼吸、環(huán)境的變化，每次心跳間隔都存在幾十毫秒的差異和波動。
其次，并不是所有的身體數(shù)據(jù)最佳位置都在手腕。
比如呼吸不暢、睡覺打鼾、熱愛登山、長期熬夜者重點關(guān)注的血氧水平，要想準(zhǔn)確檢測血氧飽和度，還是得到醫(yī)院在手指上扎針抽動脈血，再對血液進(jìn)行電化學(xué)分析。相比之下，智能手表測的是手腕部位，測量部位的差異也會影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。
此外，用戶佩戴方式、測量環(huán)境的不確定性較大，會導(dǎo)致智能手表無法測量，或難測出準(zhǔn)確的數(shù)值。
佩戴手環(huán)時，光電傳感器的位置、皮膚緊貼程度、手腕是否潔凈干燥等，會隨著人的活動產(chǎn)生變化，導(dǎo)致數(shù)據(jù)測量不夠準(zhǔn)確。測量時環(huán)境溫度、測量時的姿勢、海拔、本身的靜息心率都會影響最終結(jié)果的準(zhǔn)確度。
比如，血壓監(jiān)測在用光學(xué)傳感器測量脈搏波的波動信息時，可能會受皮膚、坐姿等環(huán)境因素影響。血氧測量結(jié)果亦會受外界影響，像是天氣過于寒冷，或者用戶在手腕位置刻紋身擋住了傳感器的光線，都可能導(dǎo)致無法成功測量血氧。
05.前路：更高準(zhǔn)確度，安全不添堵
雖說測量結(jié)果僅供參考，但畢竟健康監(jiān)測功能已經(jīng)是被公認(rèn)為提升智能手表價值的關(guān)鍵，而準(zhǔn)確率又決定其健康監(jiān)測水平的競爭力。
為此，科技大廠們紛紛與醫(yī)療機(jī)構(gòu)展開合作，來讓測量精度更貼近專業(yè)級水準(zhǔn)。
2018年開始，華為就與北京301醫(yī)院展開心臟健康研究項目的合作，2019年再次展開睡眠呼吸暫停研究，這兩項研究的相關(guān)功能也都已上線。我們文章開篇提到301醫(yī)院給深圳石先生打電話提醒的案例，即是得益于這一合作進(jìn)展，因為石先生授權(quán)智能手表可將健康監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸給醫(yī)院，院方才及時地發(fā)現(xiàn)并告知其嚴(yán)重健康問題。
華米科技亦找到北京大學(xué)第一醫(yī)院合作，從去年4月展開臨床試驗，來驗證其血壓監(jiān)測引擎的可用性。通過與標(biāo)準(zhǔn)電子血壓計測量值做對比，PumpBeats血壓監(jiān)測引擎的收縮壓和舒張壓的測量精度，平均絕對偏差均為5.3mmHg（毫米汞柱），證明了其高可靠性。
隨著數(shù)據(jù)監(jiān)測更加精準(zhǔn)、無感，很多智能手表用戶也開始擔(dān)心自己的個人隱私信息泄露問題。
剛剛過去的央視315晚會，就曝光了低配兒童智能手表的信息安全漏洞。這些低配兒童智能手表無需用戶授權(quán)，就能悄然被輕松拿到定位、通訊錄、麥克風(fēng)、攝像頭等多種敏感權(quán)限，成為藏在手腕上的隱形“偷窺器”、“竊聽器”。
低配版有這樣的漏洞，是因為部分廠家出于壓低成本的考慮，選擇沒有任何權(quán)限管理要求的過時操作系統(tǒng)，而幾大主流智能手機(jī)大廠的產(chǎn)品通常不存在這些問題，App想要獲取信息，必須申請授權(quán)。
無論是一向以隱私保護(hù)著稱的蘋果，還是華為、榮耀、小米、華米、OPPO等國內(nèi)智能手表大廠，都會強(qiáng)調(diào)自家產(chǎn)品如何注重數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)。隨著國內(nèi)數(shù)據(jù)保護(hù)相關(guān)法規(guī)日益完善，這些科技企業(yè)也在密切關(guān)注著最新的法規(guī)要求，在數(shù)據(jù)采集、識別、處理等各個環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。
06.結(jié)語：“腕上診所”離我們還有多遠(yuǎn)？
近年來，隨著醫(yī)療健康數(shù)字化、智能化需求爆發(fā)，醫(yī)療與技術(shù)的融合日漸成為新風(fēng)口，這吸引了眾多科技巨頭們進(jìn)軍大健康賽道，可督促健康管理的智能可穿戴設(shè)備也因其便捷性風(fēng)頭正盛。
從當(dāng)前趨勢來看，攻下五大健康指標(biāo)（心率、血壓、呼吸頻率、溫度、血氧）是科技大廠們在智能手表健康監(jiān)測功能方面籌謀的明確趨勢。圍繞這些功能的新料也自開年以來不斷釋放。
今年1月，外媒稱，與蘋果合作生產(chǎn)Apple Watch的傳感器制造公司Rockley Photonics公司，宣布其用腕帶式傳感器檢測血壓的第一階段人體研究取得初步成果，其傳感器采用了新型激光技術(shù)和AI算法，不需要血壓計袖帶，即可完成無創(chuàng)血壓檢測。
彭博社Mark Gurman在2月爆料稱，蘋果今年將推出的新款A(yù)pple Watch會加入體溫測量傳感器，并在活動追蹤與芯片上提供更新。其他一些爆料稱，蘋果正在秘密開發(fā)無創(chuàng)血糖監(jiān)測、睡眠呼吸暫停檢測、類似于跌倒檢測的撞車檢測等功能。
谷歌的首款智能手表Pixel Watch也被爆料可能在今年5月發(fā)布，據(jù)悉很可能會搭載三星5nm可穿戴芯片Exynos W920的定制版。
隨著科技大廠在智能手表健康功能上一路加碼，并通過與醫(yī)院合作臨床試驗等方式實現(xiàn)更專業(yè)的測量結(jié)果，“腕上診所”正離我們的生活越來越近。