苹果iWatch会采用哪一种心率/心电监测传感器？

编者注：本文作者为电子工程专辑的首席分析师 孙昌旭 ，她在微电子行业有很深的观察和积累。首发在 电子工程专辑 ，授权给 36氪 转载。

目前最让人期待的消费电子产品非iWatch莫属了，虽然某些功能外型不断在网上有人猜测，但它会采用什么样的心率/心电监测技术，我们从目前已曝光的消息上基本上找不到。当然，大家都知道它一定会具有健康/保健方面的功能，并且还有文章揭示苹果挖了不少健康医疗方面的著名专家。

两种主要心率/心电测量技术的比较

目前主流的方式有两种：一种是利用光反射的测量、一种是利用电势的测量。前者主要为光电传感测量方式，后者为电极传感测量方式。光电测量方式目前主要能测量的是心率与血氧指标，而电极式测量的指标更全面一些，可以直接测量心电图。

对此，神念的技术负责人张彤解释：比如我们的电极式芯片提取的是完整的心电图，而不是一个简单的心率信息。心电图中有很多详细的健康信息，例如P Q R S T五个波形。是医生用来判断心脏健康的依据。但是，光电方式做不到这么细的心率检测，它主要通过光反射来测量心率：光电心率是根据心脏跳动时，人体全身血管会有微小波动的原理，射出一束光到人的手腕上，并用摄像头观察反射的阴影。如果其中有微小变化，则认为心脏跳动一次。因此，光电心率方式有这么几个特点：

第一，要发射光线，因此能耗略高；

第二：不准确，因为任何外来光线的干扰，都会产生一系列误判；

第三，包含的信息量很少，无法做更多的健康判断；

第四，为了加强准确性，这种技术要求手表紧贴在手腕上，减少外部光线，使佩戴者很不舒服，而且在运动时很难保证手表不松动。

第五，心电解决方案所占空间小，而光电心率的相关硬件会占用更多的空间。

虽然有以上缺点，但是光电测量可以单手操作，不需要像电势方式那样需两个触点也即双手来检测数据，这样可以实现主动读取数据和远程读取数据，更适合于配合云端大数据的服务。

“其实，光电方式的很多缺点是可以通过后端的电路来调整和修正的，这就是技术挑战与门槛。“ADI医疗电子负责人王胜说道：”光电式确实挑战很大，受环境影响很大，甚至不同的肤色都会影响信号链路，更不用说运动。所以，光电式需要在后端电路做大量的处理，包括运动去除功能等。”

他还特别提醒：“对于智能手表厂商本身也有很大的挑战。终端厂商出一个智能手表样品很简单，但是要达到好的使用体验很难，调试需要很长时间，看厂商对于性能的要求。比如前面提到的运动去除，对于不同的运动如篮球、足球、静坐、静卧等都要做不同的调整。所以，我认为带多种健康功能的智能手表不是一个普通的消费电子产品，它的技术挑战非常非常大。没有核心技术，往下走很难。与手机不一样，智能手表与手环是更具有差异化的东西，难度更大。不要看现在大家一窝蜂地往里钻，很快现在的厂商数量会淘汰去9成。”

电极式心电测量能不能单手？

所以，相对来说，目前能提供成熟的电极式方案的厂商会多一些，这里提到的神念、ADI目前都是主推电极式。

电极式的目前有三个电极和二个电极方案，也即需要三个触点和两个触点（需要三手指或双手指触控）来读取数据，所以，这样就不能主动读取数据，这是电极式的最大问题，因为需要消费者有意识地去测量，而不能自动不间断测量并上传数字，更不能实现远程监控。“我们原来想在老人智能手表中加入子女远程监控功能，但是现在采用的电极式方案，不能主动读取数据，需要使用者有意识地用双手来读取数据，这使得我们原有的服务想法无法实施。”映趣科技（inWatch）技术总监林维上不无遗憾地说道。

不过也有好消息，王胜在一次小型记者会上透露，ADI很快会推出单手生理电势测量方式。并且，他指出，对于目前的双手电势方式，其实技术挑战也很多，比如功耗、尺寸以及信号链调整和算法等等，“其中，解决基线漂移是个难题，这是系统设计中要重点考虑的。”他认为，不论电极式还是光电式，传感器本身很简单，后面的电路是关键，竞争的核心在信号调整与应用算法部分。“ADI有多种业务模式，既可以向客户直接提供芯片，客户自己设计软硬件和算法；也有与第三方IDH（独立设计公司）合作，客户直接采用他们的方案。而这些IDH是在心电、心率等医疗健康领域有十多年算法积累的公司。”他解释，ADI的模拟前端已做好许多调整电路，对于后端是极大的减负的，所以对主芯片的要求不高。主芯片可以用ADI的，也可以用客户自己选择的。ADI目前给客户演示的产品都是采用ADI自己的基于M3内核的处理器。

与ADI相比，神念公司的产品基本是Turnkey式的。“用户基本拿来即可用，我们不仅提供算法，而且还与中卫莱康这种第三方远程心脏服务商有良好的合作，用我们芯片的客户，可以采用中卫莱康的服务。”张彤表示。同时，他也透露，“神念科技正在研制更新的单手心率解决方案，不久就可以出炉了。”他没有说是什么方式的，从他神秘的口气中猜测应是单手电极式方案。

苹果iWatch用的什么生理测量技术呢？

好啦，现在要回到大家最关心的问题了，iWatch到底会用什么样的技术呢?因为苹果无疑具有趋势引导的地位，它的测量方式对于跟随者来说太重要了。昌旭这里最大的爆料就出来了，据一个供应链上朋友透露，iWatch从图纸上看是光电式传感器...这也很符合逻辑：因为目前光电式才可以实现单手测量，从而可以现实主动测量与远程监控，这也与苹果要做的健康大数据趋势相吻合。所以，今年的iWatch上主要功能应该是心率监测与血氧监测了，心电测量目前恐怕还做不到。

至于大家关心的血糖测量问题，iWatch会不会有呢？因为网上爆料出苹果挖到了血糖监测解决方案开发商C8 MediSensors公司的技术总监乌耶恩-布洛克和传感器公司Senseonics的硬件开发副总裁托德-怀特赫斯特。这两家公司都开发了无创检测血糖的技术和产品。

对此，王胜的分析是，“血糖的检测目前还是要有创测量，无创测量的数据不准确，参考意义不大。因为本来对测试血糖有需求的人，都是或多或少出现了这方面问题的人，需要精确的数据。从全球的进度来看，血糖的检测目前还没有消费级的产品，都是专业级的产品。”

目前能做到成熟的、适合智能手表的光电传感器方案，全球来看都不多。当然，传统的光电传感器很多，但要做到智能手表中，需要在体积、功耗和信号调整以及算法上全面改进。以上提到的两家公司都会推出光电测量方案，而Silicon Labs前天更是宣布推出业界首款适用于智能手机和可穿戴式产品的单芯片数字紫外线（UV）指数光传感器IC，除了测量UV光照强度外，还能测量心脏/脉搏速率、血氧饱和度。并且产品已可提供样片，一万片采购数量时，单价为1.10美元起。