刚刚,华为发布!多项传感器技术突破,引领下一个10年智能穿戴!

传感器的奥妙 2024-09-24 21:36:43

9月24日下午,华为如期举行秋季全场景新品发布会,带来了多款穿戴和智能新品。

最令我们关注的是,首次搭载了最新传感器技术——玄玑感知系统(TruSense)的智能手表新品。

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本次,华为国内发布了华为WATCH GT5、华为 WATCH GT5 Pro 系列智能手表。而在此前9月19日的西班牙巴塞罗那全球发布会中,华为还有 WATCH UItimate Green以及华为 WATCH D2——首次实现24小时可靠动态血压监测的智能手表。

携多项传感器技术新突破,华为引领下一个10年智能穿戴!

首搭TruSense传感器技术,引领未来10年智能穿戴市场!遥遥领先?

总体来看,华为新款智能手表WATCH GT5系列设计语言与上一代保持一致,新增了截图支持、手腕键盘、可视化户外运动地图等功能,支持100多种运动模式,46/41mm款手表分别提供14天/7天续航。

此外,新品内置向日葵定位系統,加入全新AI算法,导航轨迹准确度提升40%,距离、配速准确度分别提升了30%和20%——有利于户外运动的定位需求。

基于新的传感器技术,华为手表新品提供了步态分析、情绪管理等新功能。步态分析可监测运动过程中的触地时间、垂直振幅等数据,提供步姿调整参考。情绪管理可通过呼吸、心率等数据,记录当前的精神状态,并提供对应的呼吸训练等建议,缓解压力管理情绪。

步态分析、情绪管理等更多身体感知功能,来自于华为WATCH GT5等新品首次搭载的最新传感器技术——玄玑感知系统(TruSense),亦是本次新品的最大亮点,这个传感系统对华为的智能穿戴设备有多重要?

为了介绍这个全新传感器技术,早在8月28日,华为在东莞松山湖专门为此举办了一场单独的新技术发布会。

在了解玄玑感知系统(TruSense)之前,我们先要知道华为为什么这么重视智能穿戴设备传感器技术的研发。

据市场研究机构IDC最新发布的《中国可穿戴设备市场季度跟踪报告》数据显示,2024年二季度,全球腕式可穿戴设备(智能手表与手环)的出货量为4374.4万台,相比2023年同期下降0.7%。

其中,国内市场出货量为1554.7万台,占比全球35.5%。具体到厂商方面,不管是在全球还是在国内,华为的份额均为第一,并且出货量同比增长42.1%,遥遥领先其他厂商。

▲来源:IDC

全球智能手表出货量增长乏力,同时因为缺乏重大创新,二线品牌拉近了与一线品牌间的差距——华为等头部厂商面临竞争压力增大,如何增强可穿戴产品的竞争力?

IDC全球研究经理Jitesh Ubrani给出了看法:除非我们达到一个新的高度,即新的传感器或算法能够提供预测性意见或追踪新的数据类型,如血压或血糖。否则消费者可能会倾向于价格较为合理的中等价位,而这也使得品牌将继续采用多样化定价策略布局。

创新的传感器技术,是智能手表等可穿戴设备的护城河,也是消费者为之付费的重要动力,如果没有先进的传感器,我们为什么要购买一块与传统手表差不多的“智能”手表/手环?

某种意义上,“智能”二字是靠传感器赋予的。华为智能穿戴需要通过先进的传感器技术,竖立品牌形象,甩开竞争对手们。因此,华为在发布WATCH GT5等新品前,首先开了个新传感器技术的发布会,可谓“兵马未动粮草先行”。

在穿戴设备上,不止华为这么总是传感器技术的创新,另一家电子巨头——三星,在不久前发布的三星 Galaxy Watch7 手表上,也对其 BioActive 生物传感器进行了新的设计和技术创新。

在智能可穿戴设备上,华为、三星等顶级巨头们都选择了以传感器技术作为护城河。

什么是玄玑感知系统(TruSense)?多项黑科技加持,带来领先业界的突破

玄玑感知系统的英文名称叫做HUAWEI TruSense System,是一个由传感器硬件、算法软硬结合升级的可穿戴设备感知系统。据此前发布会中,华为终端BG智能穿戴与运动健康产品线总裁张炜介绍,玄玑感知系统具有准确、全面、快速、灵活、开放、延展六大特性。

其中,准确、全面、快速是玄机感知系统的基础,也是对华为可穿戴设备体征监测的要求。

如何做到准确、全面、快速?

准确性方面,华为设备集成先进传感器 ,并对传感器硬件进行全面革新,传感器的数据准确,是后续算法运算的基础。这里,华为特别提及对PPG传感器的技术革新。

PPG传感器一般用来检测人体心率、血氧饱和度等数据,甚至一些研究表明血压,以及血糖的测量,都可用PPG传感器测量。

PPG传感器通过模组中的LED发出红光、红外光或绿光,穿透皮肤到达血管,然后由PPG传感器中的探测器收集光线照射的血流信号,从而实现测量血流量。PPG传感器收到信号的结果主要取决于每次心跳时流向毛细血管的血液和氧气的流量,因此经常被用来监测人体内的血氧含量与心率水平。

在玄玑感知系统中,华为就对PPG传感器技术进行革新,带来全新超感知模组,加入多光路分区设计、多通道光路架构、超隔光玻璃工艺等众多“黑科技”。

譬如,超隔光玻璃工艺一般用在遥感卫星上,增强对散光、杂光的抑制,以提高对微弱信号的感知,可穿戴设备上使用该工艺还是首次,据介绍信号质量提升 20% 以上。

同时,华为做到了在各种复杂环境下,传感器也能精准测量。

准确性有多高?

例如在心率测量方面,玄玑感知系统能够将准确性提升至98%以上。而血氧的测量误差也能够缩小至2%以内,血压测量准确度能够做到小于5±8mmHg。

全面性方面,华为玄玑感知系统集成了多种传感器,譬如视、听、触觉等等,协同感知用户数据。

通过多传感器融合感知,华为玄玑感知系统支持超过60项运动健康指标的监测,涵盖了人体心血管、呼吸、神经、内分泌、生殖、运动等六大健康系统,帮助用户全方位评估身体状况。

快速性方面,基于先进的传感器技术,华为穿戴设备可快速测量心率、血氧等单项指标,譬如血氧出值速度提高了40%,能够在15秒内完成检测,这对于在高海拔等缺氧环境中尤为重要。

不仅单项检测速度提升,多指标测量速度同样提升明显,如微体检功能,系统能在60秒内完成包括心率、血氧等在内的13项健康数据的检测。

此外,玄玑感知系统的一个重大突破,是将传统的单点监测向多维感知系统升级。

过往,只能通过传感器测量心率、血氧等单个身体指标,而在这些身体指标背后的健康情况和指引,用户却无从获知。

玄玑感知系统通过心率、血氧、加速度、陀螺仪、温度等多种传感器获得的数据,生成睡眠时长、清醒次数、呼吸质量等进阶指标,导入评估模型中最终做出各种健康系统的风险评估预测。

划时代!首次在智能穿戴设备上实现医疗级动态血压监测

除了华为WATCH GT5系列智能手表外,在此前9月19日巴塞罗那的华为全球发布会中,华为还带来了有血压监测功能的智能手表WATCH D2——这款智能手表或许因国内认证等原因本次并未发布。

早在 2021 年 12 月,华为就推出了其首款能测血压的智能手表 Watch D,是市场上极少数该通过药监局二类医疗器械注册,具有医疗参考价值的血压监测智能手表。

时隔3年,华为推出升级款WATCH D2,除了搭载华为全新的TruSense传感器系统外,其血压监测传感器系统也进行了全面升级,手表内置微型泵全新设计,尺寸、厚度与常规表带更接近,通过表带气泵加压方式测量血压,将微型气泵和气囊内置在手表里,通过高精度气泵压力传感器、三轴加速度传感器以及非侵入式光学心率传感器来进行测量,准确性与家用血压计相当。

值得一提的是,WATCH D2支持全天候、24小时动态血压监测(ABPM)——此前的一代WATCH D手表只能主动、单次测量,并提供每周血压报告和各种活动对血压的影响信息等,也就是说无论睡眠还是活动,都可以进行血压监测——这对血压监测来说非常具有实用意义。

高血压被称为“慢病之王”,对高血压的防治,在于日常生活中的准确、实时监测。

根据知名医学期刊《柳叶刀》发表的由伦敦帝国理工学院和世界卫生组织主持撰写的首份全球高血压流行趋势综合分析报告,过去30年中,30-79岁成年高血压人数从6.5亿人增加到12.8亿人,其中将近一半人不知道自己患有高血压!

过往,测量条件所限,高血压风险人群很难随时随地有效监测,因此血压防控十分艰难。目前最普遍有效的做法,也只是使用家用上臂式血压计,在家中定时定点监测。

华为WATCH D2手表的推出,一定程度突破了传统血压监测的障碍,让随时随地准确地监测血压成为可能。

随着可穿戴设备传感器技术的突破,可穿戴设备血压测量获得专业医疗业界的认可。

在今年8月11日,刚刚发布的《中国高血压防治指南(2024年修订版)》中,首次明确指出,经过专业机构验证且符合医疗标准的可穿戴设备,可以用于日常血压监测。上海交通大学医学院附属瑞金医院的王继光教授认为,这将鼓励更多用户使用智能可穿戴设备去进行日常的血压监测,更有利于在高血压早期就介入治疗。

可穿戴设备代替传统血压计,在日常生活中,进行血压监测,已经大势所趋!

下一个目标,可穿戴无创血糖传感器?

随着华为WATCH D2手表的发布,在可穿戴设备上实现24小时动态血压监测成为现实。

目前,在可穿戴设备上,通过PPG传感器、温度传感器、压力传感器等,我们已经实现了心率、血氧、血压、体温的测量。还有哪些健康监测需求是人们亟需的?

毫无疑问,那必然是无创血糖的监测需求。当前,全球所有具有医疗参考价值的血糖检测都是有创/微创式的,无创血糖监测研发难度堪比人类登月,其中的关键器件是无创葡萄糖传感器的研发,包括苹果、谷歌在内的全球众多知名企业都投入到该传感器的研发中。

华为可穿戴设备无创血糖监测的野心早就显露——在2023年5月,其发布了Huawei Watch 4 系列智能手表,宣称“业界首款支持高血糖风险评估研究的智能手表”。

但是,华为Watch 4的高血糖风险评估,并非真正的血糖传感器技术突破,而是结合心率传感器、脉搏压力传感器等多种感知数据的算法预测——可以说基本不具备医疗参考意义。

何时才能有无创血糖传感器技术的突破?从1975年开始,研究人员就一直在研究监测血糖水平的方法,而无创式血糖监测是终极目标,被认为是医学研究的圣杯之一,其难度堪比“登月”,至今还无法实现。

2023年2月,彭博社记者、著名苹果“名记”Mark Gurman发文称,苹果Apple Watch 的无刺血糖监测项目取得了突破性进展!

据称,苹果开发了一种基于硅光子的生物传感器芯片——收集光线照射到皮肤后反射的光学吸收光谱,并与特征光谱进行比对,来确定人体内的葡萄糖浓度。

在过去十年中,Apple 已在数百人身上测试了这种葡萄糖监测传感器技术,并认为该技术是可行的。

当前,苹果的工程师们正在努力开发一种与iPhone大小差不多的原型设备,可以绑在人的二头肌上。而最终的目标,显然是将该传感系统内置于Apple Watch中,成为全球许多糖尿病患者或者有相关健康需求的人的必备穿戴设备。

结语

随着MEMS智能传感器技术的进步,在小巧的可穿戴设备上集成PPG、ECG、加速度、陀螺仪、温度、压力等多种高精度传感器,通过监测体温、血压、血氧、运动姿态等多种身体数据,让我们更了解自己的身体,从而进行精准医疗和个性化健康管理。

科技进步最大的意义,始终在于为人们带来更美好的生活,这一点,在可穿戴设备上,体现的更为明显。

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