Технологии на связи: как умные часы или смарт-кольцо могут определять уровень кислорода в вашей крови?

Если вам нравится наш контент, не забудьте добавить один из любимых источников в Google Поиск. Это гарантирует, что вы не пропустите самые свежие новости, обзоры, статьи и другие интересные обновления.

"Просто покупай индекс", говорили они. "Это надежно". Здесь мы обсуждаем, почему это не всегда так, и как жить с вечно красным портфелем.

Поверить в рынок

Вот более дружелюбная формулировка для вас: Здравствуйте и добро пожаловать в Tech Chatter! Каждую неделю мы углубляемся в повседневные технологические устройства и их функции, объясняя все простым и понятным языком. Наша цель – сделать сложные технические концепции доступными для всех, помогая вам понять, почему и как работает устройство в ваших руках.

Иногда, из-за присущей технологии сложности, обсуждения могут стать немного углубленными. Но не беспокойтесь, мы будем работать вместе, чтобы упростить все и убедиться, что даже самые технические концепции легко понять!

Не стоит беспокоиться о технических деталях работы; в конце концов, технологии созданы для удовольствия и личного пользования. И кто знает, возможно, вы чему-то научитесь по пути!

Что такое ‘Датчики здоровья’?

Большинство носимых устройств и многие смартфоны оснащены инструментами мониторинга здоровья, которые часто называют датчиками здоровья. Хотя эти термины охватывают различные компоненты с разнообразными применениями, они вполне подходят для описания рассматриваемой здесь технологии.

Как наблюдатель, я замечаю, что датчики здоровья часто используют свет в своей работе, либо излучая его, либо обнаруживая. Это связано с многочисленными применениями света, два из которых особенно интересны и встречаются во многих носимых устройствах: мониторинг уровня кислорода в крови (SpO2) и определение частоты сердечных сокращений.

Каким образом свет сообщает мне о моих сердцебиениях и уровне кислорода в крови, учитывая, что свет охватывает более широкий спектр, чем просто видимый свет? Эта пересмотренная версия отвечает на запрос о более естественном и удобочитаемом объяснении, а также учитывает, что свет может относиться к более широкому диапазону электромагнитного излучения.

Типы освещения

В этой статье мы не будем слишком углубляться в сложные технические детали, так как это не наша основная цель. Вместо этого давайте рассмотрим увлекательный факт: свет состоит из электромагнитных частиц, известных как фотоны, которые излучают на определенных частотах, распространяясь по различным областям электромагнитного спектра. Если вам интересно узнать больше об этих деталях, я призываю вас копнуть глубже!

В более понятной форме можно отметить, что человеческий глаз воспринимает свет в диапазоне примерно от 400 нанометров, что соответствует синим оттенкам, до 700 нанометров, связанных с красными тонами. Световые волны ниже 400 нм часто называют ультрафиолетовыми, а те, что выше 700 нм, классифицируются как инфракрасными.

Каждый человек воспринимает свет по-своему: моя синяя рубашка кажется мне синей, но вы можете видеть её оттенок иначе. Восприятие синего цвета зависит от конкретных длин волн видимого света, которые отражает объект, а наше понимание того, что представляет собой «синий», берет начало в нашем детском опыте. С возрастом наше восприятие таких цветов, как синий, может меняться, наряду с нашим пониманием того, что этот цвет означает.

Машины не ведут себя подобным образом. Набор точно настроенных датчиков последовательно воспринимает один и тот же оттенок синего. Эта однородность достигается благодаря тому, что датчики запрограммированы на распознавание конкретных цветов, что обеспечивает согласованность между различными продуктами.

Ключевые моменты, на которых следует сосредоточиться, – это невидимый свет, выходящий за рамки человеческого восприятия, и способность датчиков воспринимать объекты так же, как люди воспринимают их глазами.

Процесс

Я продемонстрирую концепцию на примере показаний SpO2, хотя она применима в равной степени и к таким методам, как измерение частоты пульса и отслеживание уровня сахара в крови. Все эти методы имеют общие базовые принципы.

Используя более простой язык и немного перефразируя исходное предложение, перефразировка направлена на то, чтобы сделать смысл более понятным, сохраняя при этом суть вашего высказывания.

В вашем носимом устройстве есть небольшие красные и инфракрасные (невидимые для человеческого глаза) светодиоды, расположенные на нежной коже запястья, обычно видимые как мигающие зеленым. Однако те, которые используются специально для измерения SpO2 (насыщения крови кислородом), являются красными и инфракрасными. Эти светодиоды мигают с уникальной частотой, и часть света, который они излучают, проходит сквозь вашу кожу и попадает в крошечные кровеносные сосуды под ней.

Набор специализированных фотодиодов собирает свет, отражающийся от вашей кожи от видимых кровеносных сосудов, отфильтровывая любой свет, который не проникает в кожу.

Как исследователь, я заметил, что оксигемоглобин и дезоксигемоглобин проявляют различные характеристики при поглощении света. В частности, оксигемоглобин имеет тенденцию поглощать больше инфракрасного света, что, следовательно, позволяет меньше этой длины волны отражаться обратно к фотодиоду. И наоборот, дезоксигемоглобин поглощает больше красного света и отражает меньше, тем самым уменьшая количество света, достигающего фотодиодов.

Встроенный компьютер носимого устройства анализирует интенсивность различных типов света, которые оно излучает, и измеряет количество отраженного света с помощью фотодиодов. Сравнивая эти два значения, он может оценить процент оксигемоглобина в вашей крови.

Вначале концепция может показаться сложной, но по сути она сводится к простым вычислениям. Вы вводите определенное значение, получаете другое взамен, вычисляете разницу, а затем позволяете программному обеспечению интерпретировать или представить результат в понятном формате.

Подобно тому, как врачи используют небольшие устройства для измерения уровня насыщения крови кислородом, помещая их на палец пациента, эти устройства также периодически заменяются, когда они становятся неточными из-за проблем с калибровкой.

Как посторонний наблюдатель, я заметил, что светодиоды и фотодиоды играют ключевую роль в различных устройствах для мониторинга здоровья, особенно в тех, которые сосредоточены на сердечном ритме, частоте пульса и уровне глюкозы. Интересно, что для работы этим инструментам даже не требуются прямые образцы крови. Это связано с уникальной реакцией определенных веществ в вашей крови на различные длины волн света.

Вместо использования только датчика фотоплетизмографии (PPG), можно также включить компонент, измеряющий электрический сигнал. Вместе эти инструменты могут оценить изменения объема крови на основе колебаний размера вашего пальца или запястья, а также измерить время, необходимое для прохождения электрических сигналов к сердцу и от него. Такая комбинация может предоставить данные ЭКГ или определить ваше кровяное давление.

Если устройство способно выполнять одну задачу, вероятно, у него есть потенциал для выполнения похожих задач, даже если оно еще не запрограммировано для них. Например, если носимое устройство может отслеживать ваши шаги, оно также может быть способно контролировать ваш пульс, хотя эта функциональность может быть изначально не включена.

Эти концепции не новы и не являются исключительными для устройств мониторинга здоровья, таких как кольца или часы. Однако, чтобы превратить их в портативные носимые устройства, потребовалось миниатюризировать компоненты и снизить энергопотребление. Стоит отметить, что многие старые телефоны Samsung Galaxy S также могли отслеживать сердцебиение благодаря большему пространству для необходимых компонентов.

В конечном счете, для компьютера все сводится к математике и цифрам. Однако сложная задача заключается не в простом преобразовании этих чисел, а в написании программного обеспечения, которое придает им смысл.

Смотрите также

2025-09-04 20:26