（示意圖/取自pixabay）
今年9月，蘋果新一代手錶Apple watch 6推出測血氧功能，之後的一兩個月裡，帶有測血氧功能的智慧型手錶傾巢而出，vivo WATCH、華為手錶GT2、榮耀手錶GS Pro、華米Amazfit GTR 2和GTS 2等旗艦級智慧型手錶，幾乎都包含了這一功能。
10月，華米科技發表了平價的Amazfit Pop也配備測血氧功能，血氧感測器已開始向中低端機滲透，可能將掀起更大的浪潮。
那麼，智慧型手錶上的測血氧功能究竟是什麼？其發展前景如何？
從臨床檢測走向大眾的血氧檢測
智慧型手錶的測血氧功能，事實上是通過測量人體動脈血氧飽和度來判斷是否健康，血氧飽和度具體是指血液中與氧氣結合的血紅蛋白含量佔比，即血液中血氧的濃度。
一般而言，若血氧飽和度在94%以下，就會被視為供氧不足。許多臨床疾病都會造成供氧不足的情況，直接影響細胞正常的新陳代謝，嚴重時更是會威脅生命，因此血氧檢測對於臨床醫學而言十分重要。
追溯血氧測量最原始的方法，需要先採血，再經過血氣分析儀進行電化學分析，最終得出血氧飽和度。這一方法步驟繁雜，且無法實現連續檢測。
不過隨著臨床醫學的發展，如今普遍採用無創式血氧測量，只要為患者佩戴一個指壓式光電感測器，就能實現連續性的血氧檢測。其實只是使用波長660nm的紅光和940nm的近紅外光作為攝入光源，測定通過組織床的光傳導強度，計算血氧濃度及血氧飽和度，經儀器顯示結果。
用智慧型手錶測血氧的原理類似於指壓式測量，但不同的是，手錶發射光源所照射的部分是手腕，並不像手指那樣「透明」，可見光與紅外光無法穿透，因此更具挑戰性。
但智慧型手錶作為使用頻率十分高的可穿戴設備，其發展空間的刺激遠遠大於需要面臨的挑戰。
「vivo智慧型手錶之所以決定加上測血氧功能，是因為認為血氧監測是當前智慧型手錶在健康領域的重要一步。」vivo資深工程師說，「與其他智慧型設備不同，智慧型手錶被用戶全天佩戴，給數據監測提供了很大的想像空間。我們希望它能持續進化，監測更豐富、更重要的健康數據。」
10月20日，華米科技創始人兼CEO黃汪在微博上發表文章《血氧，應該成為智慧型手錶的標配》，他指出，疫情之下，血氧飽和度已經成為了新冠肺炎的輔助檢測手段，通過可穿戴設備持續監測血氧變化，結合心率數據，可以發現潛在的呼吸暫停問題。「血氧如此重要，旗艦智慧型手錶今年紛紛搭載血氧監測，當然也就不足為奇了。」
艾邁斯半導體現場應用工程師經理李銘豪認為，「智慧型手錶測血氧，對監測人的運動狀態、高山症的監控以及老年病人身體狀態的監控，都有一定的幫助。」
那麼，智慧型手錶究竟是如何測血氧的？用手錶測血氧真的可靠嗎？
光學感測器是智慧型手錶測血氧的核心
「智慧型手錶的血氧監測模塊由光學感測器、前段訊號採集系統、算法三部分組成。其原理是根據血液中氧合血紅蛋白（HbO2）和脫氧合血紅蛋白（Hb），對紅光和紅外光的吸收率不同的特點，通過光學感測器向皮膚照射紅光和紅外光，然後得到經皮膚下血管反射後的紅光和紅外光，最後通過算法計算出血氧。」華米科技一位資深技術人員說。
光學感測器是血氧檢測模塊的核心，通常由若干個LED燈和二極體組合而成。蘋果官網顯示，Apple Watch 6配備的血氧感測器，由四組LED光簇和四個光電二極體組成，並集成在水晶玻璃表背之中。
如果要求一個智慧型手錶既能測心率，又能測血氧，是可以經由同一顆光學感測器實現的。
艾邁斯半導體已經推出了集成測血氧和測心率功能的光學感測器。李銘豪表示，「測心率通常用綠光，測血氧用紅光和紅外光，相比於只能測心率的光學感測器，能同時實現兩項功能的光學感測器，在組成上通常會增加若干個紅光和紅外光LED。」
作為測血氧的核心，光學感測器的精度對於測量結果的準確性至關重要。例如，二極體產生的紅光波長出現偏差，就可能導致測量結果不準確。
「智慧型手錶測血氧，是通過測毛細血管得到的訊號，訊號非常微弱。通常這個訊號淹沒在上面，回饋的訊號可能只有1%左右是有用的。因此，光學、濾波等設計非常重要。」李銘豪說。
目前，業界的公司都在採取各種措施提升精度。
華米科技資深技術人員表示，「任何一個感測器，都存在各種各樣非理想情況的誤差，在控制誤差方面，華米在選擇光電器件時對所有的關鍵參數進行嚴格測試和評估，其次，華米的每個產品在產線都經過多次測量，保證出廠產品參數精度在設計的範圍內。另外，在設計之初，選擇人體皮膚光譜吸收率曲線相對平坦的波段，限定波長誤差對血氧結果的影響，在可接受的範圍內。」
增加感測器的數量也是提升精度的方法之一，vivo watch就是配置自研5核光學心率血氧感測器，實現測血氧功能。
「5核指的是由5顆感測器組成的多感測系統，其中電路與光學設計是vivo自主研究的成果，相比產業內單感測器或多感測器設計，它的訊號接收面積更大，接收能力更強，能夠實現更加精準的監測效果。」vivo資深技術人員表示。
不過，從目前智慧型手錶測血氧的實際效果來看，雖說有精度的提升，但距離實現醫療級別的血氧監測，還是有一定的差距。在傳出Apple Watch 6測血氧功能不準確的消息時，蘋果公司就出來澄清過，該功能僅作為健康參考，不作為醫療診斷標準。
「消費類和醫療類的精度要求是不同的，以心率為例，手腕上差幾跳脈搏都是沒有問題的，但在醫療上，就只能有1～2跳的差距。」李銘豪說。
不過目前還沒有一款智慧型手錶上的測血氧功能，通過NMPA或FDA認證，即達到醫療診斷水平。
下一步，更多的可穿戴式設備？
未來，基於光學感測器的血氧監測，是否有更廣闊的發展空間呢？
觀察其他智慧感測在可穿戴設備上的發展，準確性越高、體積越小、功耗越低，可適用的場景就越多。
談及血氧感測器未來的發展，華米科技認為，未來的血氧監測將是更準確、更無感、以及運動連續血氧監測和更多的健康服務。其中，更準確指的是測量結果更準確、更無感指的是降低測試時對用戶的要求，更多的健康服務指的是通過血樣參數，監控兒童哮喘以及其他心臟疾病狀態。
另外，華米也已有計劃讓其血氧檢測功能通過NMPA認證，對於具體進展，華米表示會在合適的時間公開分享。
當精度提升之後，會有更多的可穿戴設備搭載血氧感測器嗎？
華米科技透露，增加一個測血氧功能，硬體成本增加不大，血氧的研發投入主要在於光學模組設計、算法設計以及測試，由於這些設計具有通用性，批量出貨後，成本增加就不明顯了。
這意味著，血氧感測器未來的發展，受成本影響較小。
李銘豪表示，「在耳機或者其他可穿戴設備，裝上血氧感測器是可能的，但如果用真無線耳機測血氧，功耗將是問題。我們也一直在提出一些新方案、新的應用場景，但具體結合還要看市場需求。」
因此，短期來看，血氧感測器的下一步發展，將是在智慧型手錶上精度的提升，但距離進入更多的可穿戴設備，也並不遙遠。
本文為雷鋒網授權刊登，原文標題為「血氧傳感器一夜成手錶新寵，含金量到底有多高？」