基于Arduino的智能手环心率检测系统设计文献综述

 2021-12-27 22:27:36

全文总字数:4696字

关键词:穿戴设备;智能手环;生命体征检测;健康管理摘 要:从穿戴设备概念提出到现在,计算机技术有着突飞猛进的发展,尤其是进入21世纪以后,大规模与超大规模集成电路技术的快速发展,各种传感器和芯片的小型化使得穿戴设备的概念逐渐转变为现实。21世纪以来,穿戴设备在各种形式百花齐放,出现了如智能眼镜、头盔等增强现实设备,又有如智能手表、智能鞋等运动健康设备。本文介绍了穿戴设备的概念以及国内外智能穿戴设备的研究状况和产品形式,发现在个人医疗健康领域智能穿戴设备有很大的市场。同时指出了现在人们对于穿戴设备对自己生命体征信息监测的重视程度和现在市场上智能穿戴设备在产品功能上的缺陷,经过本文分析表明现在市面上需要一款能够监测多种生命体征信息的智能穿戴设备。

引言

智能穿戴设备是指综合运用各类识别、连接、传感和云服务等交互及储存技术,以代替手持设备或其他器械,实现用户互动交互、生活娱乐、人体监测等功能的新型日常穿戴移动智能终端。[1]穿戴式智能设备近些年发展迅速,本文引用了2013年至今的国内外文献,发现近些年穿戴设备在健康管理方面的研究逐渐增多,同时讨论了在穿戴设备方面穿戴设备的应用现状。

而随着个人健康管理的兴起,能够提供丰富生命体征信息监测功能的穿戴设备在需求上越来越重要。现在市面上现有的穿戴设备只能满足普通的消息提醒或运动检测,而在健康管理方面的功能并不充足。

2 研究现状

国外研究现状

国外对于穿戴设备的理论研究起步较早,再加之国外集成电路技术发展较早,有扎实的理论基础和技术储备,很早就有了穿戴计算的概念。穿戴计算的概念起源于上世纪 60 年代,最早由麻省理工学院媒体实验室提出。直到20世纪70到80年代,配有头戴显示器的穿戴计算机问世。90 年代以后,随着大规模和超大规模集成电路技术的快速发展,穿戴技术也随之崛起。1997 年,美国举办了第一届国际穿戴计算机学术会议,此后,穿戴技术开始得到社会各界的广泛关注和重视。[2]

随着物联网为了实现语音控制拍照、通话等智能手机所具有的功能,谷歌公司于2012年在眼镜上应用了拓宽现实技术,推出了自家的穿戴式智能设备谷歌眼镜。谷歌眼镜由处理器、微型投影仪、传感器、摄像头、操控设备和储存设备等组成,眼镜右侧白色镜框里内置微型处理器和高容量电池,眼镜正前方悬置高清微型摄像头,眼镜镜片上装备超清的显示屏,用户可以发送语音指令,选择屏幕上的拨号、发送信息、拍照、导航以及浏览网页等功能使用,谷歌眼镜像是一部以眼镜形式呈现的智能手机。[3]但同时谷歌眼镜也存在许多问题,由于成本过高,缺少开发者应用使得谷歌眼镜只能被少数开发者接受,并不能被消费者接受、注视眼镜屏幕也可能导致使用者分心、眼镜上的摄像头可能会造成侵犯他人隐私问题等。这也导致谷歌公司在2015年停止了这个项目。

虽然谷歌公司停止了谷歌眼镜项目,相关的新产品仍然层出不穷。2015年在美国拉斯维加斯市举办的国际消费电子展.上众多新产品层出不穷,出现了包括智能手表、智能眼镜、智能腰带以及智能手环等产品在内的更多智能穿戴产品。[4、5]在相当的程度上,美国的科技公司走在了世界的前列。

目前美国穿戴设备拥有率已达到 21%,其中每天使用人群占比达10%。当前,全球有上百家穿戴设备厂商,医疗类应用仅占9%(其中过半为婴幼儿体温、心率监护)。[6]在心率测量穿戴设备领域,美国、中国、日本、韩国、德国是申请量较大的国家,其中,美国是申请大国,其申请量占据世界申请量的67%。[2]虽然国外的理论研究与实际产品都比较成熟,市场主要集中在普通穿戴设备上,医疗类穿戴设备产品较少,竞争对手较少,市场潜力巨大。

国内研究现状

国内对于穿戴计算机的研究主要集中在重庆大学和哈尔滨工业大学,以服装设计为主的东华大学也依托专业优势在该领域做出了一些有意义的探索。[7]国内的大企业如华为、小米等也都推出了自己的穿戴产品如HUAWEI WATCH GT、小米手环等产品,这些产品主要的功能集中在消息提醒、运动检测,心率检测等方面。有些国内的产品上已经集成了和医疗相关的心率检测,睡眠监测等功能,然而这些产品或多或少都存在一些缺陷,不能成为市场上的杀手级产品。

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