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智能手表睡眠監測是怎么實(shí)現的?到底準不準?

發(fā)布人:傳感器技術(shù) 時(shí)間:2022-10-14 來(lái)源:工程師 發(fā)布文章

近日,醫生建議成人每天睡夠7小時(shí)登上熱搜,因為工作壓力等原因很多的朋友都面臨睡眠不足或者失眠的困擾,加班到深夜翻來(lái)覆去睡不著(zhù),好不容易睡著(zhù)又極容易驚醒,我們該如何判斷自己到底有沒(méi)有真的睡夠七小時(shí)呢?

眾所周知,蘋(píng)果、華為、小米等知名品牌都推出有自己的智能手環(huán)/手表等智能穿戴設備,這些智能穿戴設備基本都具有睡眠監測功能,可以協(xié)助我們檢測睡眠的時(shí)長(cháng)和質(zhì)量。那他們的睡眠監測功能是怎么實(shí)現的呢?其結果是否準確呢?今天小編就帶大家一起了解一下。

圖片

目前市面上智能手環(huán)或手表常用的睡眠監測原理分為兩種:

第一種根據體動(dòng)原理進(jìn)行的睡眠監測,這種方法原理比較簡(jiǎn)單,利用手環(huán)/手表中內置的重力傳感器來(lái)監測你在一定的時(shí)間內(一般是20分鐘或者更長(cháng))有沒(méi)有比較大的動(dòng)作,如果沒(méi)有大幅度的動(dòng)作或者比較少,那么手環(huán)就判斷你處于睡眠狀態(tài),如果幾乎不動(dòng),那么就判斷你處于深度睡眠狀態(tài)。

一般來(lái)說(shuō)我們進(jìn)入深度睡眠大部分器官也會(huì )進(jìn)入睡眠狀態(tài),身體大概率會(huì )保持一種靜止狀態(tài),如果較長(cháng)時(shí)間沒(méi)有運動(dòng)智能手環(huán)或者手表傳感器就可以依據這樣來(lái)判斷使用者的睡眠狀況。但是,這種記錄方法其實(shí)是不太準確的,從原理上來(lái)講在日常生活中很難去判定佩戴者是入睡了還是真的靜臥不動(dòng),而且在睡眠過(guò)程中也不能確保佩戴者真的就一動(dòng)不動(dòng),采用這種睡眠監測方法的主要代表是小米手環(huán),蘋(píng)果手表也是采用類(lèi)似的方法進(jìn)行睡眠監測。

圖片圖為小米手環(huán)內部加速度+陀螺儀傳感器來(lái)自@我愛(ài)音頻網(wǎng)拆解報告

第二種方式則是心率監測法,運用這種監測法的智能手環(huán)/手表,它們會(huì )置有PPG傳感器,通過(guò)光電法來(lái)監測我們的一個(gè)心率狀態(tài)。而所謂的PPG即光電容積脈搏波描記法,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用血液中透光率的脈動(dòng)變化,折算成電信號,對應就是心率。其原理就是手環(huán)射出一道光(一般測心率用綠光,測血氧用紅光)透過(guò)皮膚射入你的血管中。心臟收縮時(shí)外周血容量最多,對光吸收量最大,反射回到傳感器接收端的光越少;反之舒張時(shí),結果相反,再通過(guò)一些算法,可得到你的心率情況。當我們處于睡眠狀態(tài)的時(shí)候,心率一般情況下會(huì )下降,而當用戶(hù)睡得很深的時(shí)候,心率會(huì )下降的更低,根據這種心率的變化就可以得出我們所處于的不同的睡眠狀態(tài)對睡眠進(jìn)行監測。當然這種監測方式也存在著(zhù)弊端,因為是靠光電法來(lái)進(jìn)行脈搏監控,所以對于手環(huán)的貼合度要求較高,而且因為是采集的手腕部的血液信號數據準確性也比較低,采用這種監測方法的主要代表是華為和榮耀手環(huán)。

圖片圖為華為手環(huán)7心率、血氧檢測傳感器模組來(lái)自@我愛(ài)音頻網(wǎng)拆解報告

當然除此之外還有第三種睡眠監測方法心肺耦合(CPC)分析法,該檢查通過(guò)監測一整夜睡眠包含:腦電(分析睡眠結構)、眼電、下頜肌電、口鼻氣流和呼吸動(dòng)度、心電、血氧、鼾聲、肢動(dòng)、體位等多個(gè)參數,可以客觀(guān)評價(jià)患者睡眠質(zhì)量。進(jìn)行睡眠時(shí)間、睡眠效率及分期的監測。同時(shí),可以監測口鼻氣流、血氧飽和度及鼾聲,對睡眠呼吸紊亂患者進(jìn)行分期、分級的檢查。這種方法也是目前醫學(xué)上常用的睡眠監測方法,據了解華為的睡眠監測算法也是根據CPC分析法開(kāi)發(fā)的所以相對來(lái)說(shuō)準確性也更高。當然隨著(zhù)心率、血氧等功能的加入,目前市面上大部分的手環(huán)上的睡眠監測也不再是單一的體動(dòng)監測或者心率檢測了。而是采用體動(dòng)+心率+血氧的方式綜合判斷你的睡眠情況,這樣相對來(lái)說(shuō)也能更好的提高睡眠監測的準確性。不過(guò)根據小編的調查目前市面上大多數的手表/手環(huán)的睡眠監測數據其實(shí)準確性其實(shí)都不算高,但是相較于準確性更高的也更加復雜的CPC醫學(xué)檢測,智能手環(huán)這一類(lèi)設備可以提供長(cháng)期的睡眠監測數據,對于普通的用戶(hù)來(lái)說(shuō)是完全足夠的,這些數據有助于我們在日常生活中進(jìn)行睡眠周期的調整,改善睡眠質(zhì)量。

 來(lái)源:EDN 電子技術(shù)設計


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