侵权投诉
技术:
MCU/处理器 IP/EDA 封装/测试 电池/电源管理/驱动 传感/识别 显示/触控 声学/模组 OS/软件/算法 VR/AR 人机交互 通信 云服务/大数据 +
安全/隐私 材料/工艺/制造 工业设计 检测/认证 其它
产品:
智能手环 智能手表 智能眼镜 智能头盔 智能耳机 智能首饰 智能服装 智能腰带 智能手套/鞋袜 手持设备
应用:
医疗 运动/健身 娱乐 定位/安全 信息资讯 工业/军用 其它
订阅
纠错
加入自媒体

一年出货量数千万的可穿戴设备市场,人人都离不开这项技术

2019-04-23 11:05
动脉网
关注

当苹果发布新品Apple Watch,推出新的ECG技术时,可穿戴设备又一次被大品牌成功“带货”,华为、华米等国产科技企业也开始发力,时下可穿戴产品中最重要的功能分别依靠EGC(心电图)、PPG(脉搏波)进行健康实时监测。

2015年,在华为、中国安防科技和清华大学实验室有着多年嵌入式系统及小信号及视频处理经验的张进东创办了惊帆科技,与苹果早些年申请的耳机监测生理指标的专利技术类似,惊帆科技最初是期望制造出一款直接面向消费者的可穿戴心率耳机。

然而,团队的技术属性使得更多B端的厂商抛来合作的“橄榄枝”,于是,惊帆科技便以体小价低的芯片产品占据了可穿戴设备的上游位置。

大量家居、家电厂商开始布局家庭健康的背后,人体生理数据采集已经变成健康服务的一种入口,正在浸润到人们的生活中。当心率监测成为手表/手环产品标配时,只有少数人知道,数据背后测量的技术原理。

脉搏波中隐藏的疾病价值

中医有把脉,西医有脉搏波。中医脉诊通过几个点的脉搏可以定位很多疾病,同样,不同位置脉搏波不同,组网分析可得到很多健康及疾病信息。

致力于脉搏波分析的惊帆科技创始人张进东透露:“皮肤下面有很多的毛细血管,毛细血管会随着心脏的收缩进行周期性的收缩,血管对光的吸收率会发生变化,利用光传感器将这种光信号捕捉并加以分析,能够实时测量出毛细血管的血液流动情况,进一步分析出血管状态和心脏机能”。

与心血管看似无关的器官病变,实际上对周围不同支路的血管也会产生不同的阻力变化,因此,对身体不同位置的脉搏信号的联合分析,将来或许可以判断更多的疾病。这是“脉搏波”的原理。

华为、华米、苹果等市面上可见的手环产品的监测功能也常常通过光电容积脉搏波(PPG)实现。然而,虽然脉搏波技术用于心率监测已数常见,但张进东指出,这项技术实际上还能够测量出更多维度的数据指标。

市面上的脉搏波技术仅仅是停留在测量心率的基础上,单纯的心率分析对健康的价值较低,而惊帆科技将脉搏波技术集成到一块小小的芯片上,针对每一次脉搏、心跳的细节进行分析。测量出的数据除了基础的心率之外,还包括血氧、血管弹性、血压、心率变异性(HRV)、脉搏波显示功能。其中包含的HRV信息可用于心血管、呼吸系统疾病判断、精神压力、疲劳状态评估。


惊帆科技的两款产品(来源:企业供图)

心率变异性,是反映人的交感神经跟副交感神经的平衡能力,能够判断人的短期精神状态,并为心脏疾病做预警,“单就这个指标,是很多智能硬件达不到的测量维度。对于多维度指标的测量,在技术难度上会提出更高的要求,但是从应用前景来说,也更为巨大,对健康监测的价值也更高。”张进东这样告诉记者。

脑梗心电与脉搏波对比(来源:企业供图)

可穿戴设备面临采集数据浅表化困境

当前,应用在健康管理领域中的智能穿戴设备,主要的用户属性定位在个人和家庭级消费,监测行为有运动、睡眠、慢性病管理、中老年日常等。当老龄人群和慢病人群日趋增长,以数据监测为主要手段的可穿戴设备迎来机会。

在慢病中,超过2.9亿人患病、致死率高居首位的心脑血管疾病理所当然的成为健康管理模式下最率先“落地”和“普惠”的大健康产业之一。

对这类人群的心率、血氧、微循环、血压等一些列数据进行实时、连续的监测,不仅可以有效观测并改善病情;且比起单一指标,多维度数据的相互参考也具有更高的疾病防治和健康指导意义。其所采用的脉搏波监测技术,就是为了实现健康管理的第一环节——生理指标监测,同时收集用户数据。

然而,在消费级可穿戴设备泡沫中,健康可穿戴产品却陷入同质化和采集数据的浅表化的困局。

在张进东的观察中,虽然大多数手环也是用的光电容积脉搏波(PPG)的技术,但是相对来说现在大多数只做到了心率的测量,“PPG大家都是把它当成一种分析手段,但是真正的分析的话都是在后端去通过不同的算法,还有对信号的要求,信号精度的要求也是完全不一样的。现在市面上的产品基本上只做到了收集数据的环节。”

他提到,目前的脉搏波技术用于人体监测,还处在比较基础的阶段,数据还没有达到真正的应用于疾病预防,这也是市场中大多数可穿戴设备被归类为“消费电子”,而没有真正切入到医疗的核心的原因。

市场上智能穿戴设备对心率的测量原理主要为ECG(心电图)和PPG(脉搏波),后者在抗运动干扰、抗电磁干扰等有较强的优势,缺点则是许多厂家技术受限无法保证不同场景使用下的准确度和更多指标的数据价值尚未体现。

在医疗市场,也只有苹果、华米等大厂的少数产品实现了ECG技术为主的心率监测功能,使可穿戴设备用于监测房颤以及其他难以发现的心律失常。ECG是通过生物电来进行检测,通过捕捉生物电信号再经过数字化处理,转化为经过数字化信号处理后,就能输出准确、详细的心脏健康信息,这两类设备都顺利通过了FDA和NMPA(CFDA)认证。

相对在临床上普遍使用的ECG技术,张进东坦言,脉搏波技术虽然能够更加广泛的测量生理指标,但要想实现应用技术难度也更大。其难度在于:

1. 信号精准度,脉搏波细节的分析对于芯片、采集电路的精细程度要求不一。如果只测心率的话,只要测量一分钟心跳多少次就可以了。但是如果说要进行血管弹性和HRV等健康指标的分析的话,需要精准的测量到人体每一次心跳的波形细节,这样的话就导致了芯片对原始信号的采集精度是完全不一样的;

2. 信号的解析工作,信号采集来了之后,怎么去解释它?怎么从中发掘于用户健康和疾病相关的信息。这部分工作需要有大量临床数据的采集,以及医学的理论支撑,且需要配合大量的实验才能够完成。

3. 如何有效利用脉搏波,将其有效产品化。

目前,惊帆科技的心率、血氧等常规指标的测量已经达到医疗级的精度,同时,血管弹性等方面的数据在用户真实使用的情况下,通过临床验证,也达到较高的匹配度。

要实现有价值健康监测,依赖于“端”,同时离不开“云”

“云端的话确实是一个最近几年是非常火的一个话题,但是如果说要实现最有价值的健康监测的话,一定是需要数据进行联网,而且实时跟踪的新的技术。一方面依赖于端,但另外一方面就绝对离不开云。”

张进东认为,只有“端+云”的方法,才能实现最好的实时信号采集,得到精准的信号源。“通过云的特性,我们可以实现实时的远程监测,这样的形式可以保证脉搏波技术应用的效果最大化,或者说服务范围的最大化,同时保证测量的有效性。”

除了可集成到端设备的芯片模组,惊帆科技还创新性的提供云服务,除了心率、血氧等基本数据维度的测量外,张进东告诉记者:“云端服务可以将测量的各类数据加以分析,得出类似体检报告的分析结果,告诉用户怎么去改善自己的健康状态,有哪些指标是异常的。”

异常脉搏波示意(来源:企业供图)

对于传统的企业来说,芯片和硬件厂商一般不具备云的开发技术及管理技术,云计算的功能一般由云服务提供商提供,而大的云平台并不提供数据的介入分析等服务。

这就造成了一些智能家居、健康服饰等设备厂商如果要自己构建一套云计算的系统,不仅周期长、投入大,且有一定难度。且健康监测还需要医学方面的分析、人工智能的处理方法,这是大多数硬件厂商所不具备的“软实力”。

为此,惊帆科技把打包的“端+云”整体解决方案转移到不同厂商,硬件厂商只需要将惊帆科技的芯片模组简单集成,同时将端口进行对接,就能让所有的用户都拥有健康数据分析的云服务。硬件厂商在这之中扮演的实际上是数据搜集的角色。

在上云数据安全性方面,张进东告诉记者,惊帆科技通过程序加密算法、定制传感器、绑定服务ID的方式来防止用户数据被泄露。

在张进东看来,以脉搏波技术切入健康监测入口的原因在于三个方面:

一是脉搏波数据形式简单,其本质是1维连续信号,适合于AI算法,且数据量小,适合于低带宽实时传输,利于数据互联网化;

二是脉搏波信息丰富,远不仅仅是心率的分析,不同位置脉搏波不同,组网分析可得到很多健康及疾病信息,价值巨大且大多数并未被发掘;

三是产品易于推广,仅4mmx4mm的芯片模组拥有成本低、体积小、易集成的优势。

健康监测电视(来源:企业供图)

在商业模式方面,惊帆科技将硬件设备供应商和健康管理机构作为主流用户,主要以出售脉搏波监测的组件作为盈利模式,其主落地场景包括智能家居、可穿戴设备等,目前惊帆科技已与手表、手环、健康服装、智能家居等类别的超过50家企业合作签订订单。后期,公司将通过面向用户收费的云端数据分析服务,与合作厂家分润。

根据IDC《中国可穿戴设备市场季度跟踪报告,2018年第四季度》,2018年中国可穿戴设备市场出货量为7321万台,同比增长28.5%,预计到2023年,市场出货量将达到1. 2亿台。其中,中国手环市场出货量2632万台,同比增长4.8%。从形态上来看,以耳机为主的智能设备增长最快。

张进东表示:“脉搏波实际上是我们的第一条通道,从前端信号采集-智能分析-云端的数据分析与服务,这个一条完整的纵向通道,这个通道在脉搏波应用成熟之后,还可以用于做身体其他的信号采集跟分析,所以惊帆科技后续将持续攻克细化的弱心生理信号的连续采集与云端的这种分析,形成健康管理的纵向通道。”

如果仅仅是分析心率,通用型的芯片厂商的壁垒将越来越低,在同质化的竞争中,更大的品牌商将逐渐淘汰小的品牌商。因此惊帆科技奖不断深入挖掘脉搏波的价值,通过不同的实验产品化,快速的嵌入不同厂商的产品,形成核心竞争力与品牌优势。

据悉,惊帆科技的核心团队均来自华为、富士康、清华大学、中国医学科学院等企业或高校,拥有超过十年的研究背景。此前,惊帆已完成由中科创星、创客总部、北大明德投资的天使轮融资,目前该团队正在寻求Pre-A轮融资,融资金额为1000万元。

声明: 本文系OFweek根据授权转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号