这些高科技单品或为你的健康“助攻”-健康在线

《2021健康消费洞察报告》显示，中国大部分家庭的年健康消费在500元至5000元之间，人们越来越愿意为健康买单。今天是“双十一”。相信很多人可能都买过一些健康的东西。

如今，随着大数据、人工智能等前沿技术的普及，智能手环、健身镜、智能体重秤等能够为人们健康做出贡献的智能设备层出不穷。

那么，这些产品的原理是什么呢？使用它们有什么注意事项？对此科技日报记者采访了相关专家。

骨传导耳机:通过振动头骨使人感知声音。

很多人在跑步锻炼的时候都喜欢有音乐的陪伴，觉得这样更容易锻炼。目前骨传导运动耳机是运动圈比较流行的耳机之一。耳机不需要像传统耳机或头戴式耳机那样紧贴外耳道或盖住耳朵，只需将耳机挂在耳朵上，使其扁平的一面接触到耳侧皮肤，就可以听音乐了。

“其实骨传导耳机的工作原理并不复杂。”天津大学智能医学工程教育部工程研究中心副主任倪光建解释说，正常人形成听觉的途径有两种:一种是空气中的声波通过外耳道，即中耳的听骨链，再经耳蜗处理形成神经冲动，最后传递到大脑的听觉通路产生听觉；另一种不需要接力传递过程，只需要利用颅骨振动“刺激”耳蜗形成神经冲动。

在日常生活中，骨骼传导声音的情况并不少见，比如咀嚼食物、挠头或捂耳朵自言自语等。我们能“听到”这些声音，都是骨传导的“贡献”。

"骨传导耳机是根据骨传导原理设计和制造的."倪光剑介绍，骨传导耳机可以将声音转化为不同频率的振动，通过振动颅骨使人感知声音。

骨传导耳机因为能够“打开”双耳，解决了传统耳机长时间使用带来的不适和出汗等一系列卫生问题。

2021年，世界卫生组织宣布，目前，全球约有11亿12岁至35岁的年轻人面临着不可逆的听力损失风险，而个人音频设备音量过大是导致听力损失的主要原因。耳机使用不当会导致很多听力问题，比如耳鸣耳聋。

“使用骨传导耳机时，声波不通过外耳道和鼓膜之间的空气，而是直接利用颅骨结构作为传声介质，因此可以过滤掉一些刺耳的电子声音，使声音更加柔和。”倪光剑说。

当然，使用骨传导耳机并不意味着可以“任性”听歌。倪光剑提醒，如果音量过大，即使使用骨传导耳机，仍然会伤害我们的听力。所以尽量避免长时间戴耳机。使用它们超过1小时后，最好停下来休息5到10分钟，耳机音量不要超过60%。

健身镜:通过摄像头捕捉人体的运动轨迹。

后疫情时代，居家健身成为越来越多人的选择。健身镜作为一种家用智能健身器材，因能充分利用家中碎片化的时间进行锻炼而备受青睐。

“简单来说，健身镜通过摄像头捕捉人体的运动轨迹，实时引导锻炼者的动作；在游戏化互动健身课程模块下，为用户提供身临其境的健身体验。"天津大学医学院院长助理孟林表示，相关厂商大多会为用户提供付费健身课程，如瑜伽、有氧舞蹈、普拉提、搏击操、力量训练等。

相比其他视频健身课程，健身镜的优势在于其实时交互和动作修正能力，这很大程度上取决于产品内部的人工智能动作识别和交互算法。

孟林介绍，健身镜的内置摄像头可以通过图像处理的方法捕捉人体骨骼点，建立人体骨骼运动模型，实现关节姿态的实时跟踪，从而指导和修正动作。由于普通相机只能拍摄二维人体图像，实际拍摄效果会受到用户位置角度、背景环境复杂程度以及他人遮挡等因素的影响，这也是部分用户感觉运动校正功能不稳定的主要原因。

“此外，健身镜的硬件配置也决定了它无法实现对人体关节角度的高精度检测和关键肌肉用力部位的定位，无法达到精确矫正的目的。”孟林说，智能健身房镜更多的是为不想去健身房的人提供一个有趣的环境，让他们在家锻炼。他们可以利用碎片化的时间做一些简单的有氧训练。

“健身房的镜子可能更适合比较宅或者不好意思去健身房的人。”孟林建议，这类商品价格不低。大家在选购时，一定要从实际情况出发，理性选择符合自己实际需求的产品。

智能电子秤:用生物电阻法测量。

现在的体重秤如此“卷进来”，已经不满足于称重了。智能体重秤不仅可以测量体脂率和肌肉含量，还可以结合手机App进行健康管理。

“现有的智能体重秤一般采用生物电阻抗测量法测量生物电阻抗，再用生物电阻抗计算脂肪质量，这样可以在短时间内得到更准确的测量值。”天津大学医学院教师李爽解释说，生物电阻测量法是根据人体内各种成分电导率不同的原理，简单地将人体组织分为脂肪组织和非脂肪组织。非脂肪组织(如体液、肌肉等。)含有水和电解质，是电的良导体；脂肪是无水物质，也是不良导体。测量时，智能体重秤的电极片会向被测者发出微小电流。如果体脂率高，测得的生物阻抗值会更大。

同时，智能体重秤经常配合App使用。当用户在App中输入自己的性别、年龄、身高等数据时，软件会结合用户信息和体脂数据，计算出他们的基础代谢率、蛋白质率等数据。

“严格来说，上述方法测得的并不是人体的总阻抗，而且人体的各个组成部分的数据还需要后期的算法进行拟合，才能得到我们看到的最终值，所以结果仅供参考。”李爽说，虽然医用体脂仪也采用生物电阻测量法，但除了赤脚站在仪器上，还需要双手握住显示屏两侧带有金属电极片的手柄，让更多更大的电极接触人体，提高测量数据的准确性。此外，人体的电阻值受饮食、运动等多种因素影响，会导致测量误差。

李爽建议，使用智能体重秤时，要平放在地上，赤脚称重；测量前避免剧烈运动，进食、饮水、洗澡后不要测量。合适的测量时间段是起床后1小时、睡前1小时和三餐后1小时。

智能手环:主要通过PPG传感器实现。

如今，智能手环已经成为许多人的标配。人们用它来监测血压、血氧、心率等指标，尤其是监测这些指标在运动过程中的变化，从而避免运动对身体的伤害，同时为制定运动计划提供参考。

那么，这样一个小小的手环是如何对我们的血压、血氧、心率、走路步数、睡眠质量等指标了如指掌的呢？

“这些功能的实现主要依靠光电体积描记传感器，在生物医学检测中也经常用到。”李爽介绍道。

使用PPG传感器或PPG传感器与心电图的结合，加上一定的算法，智能手环可以估计被测者的血压。

智能手环的血氧测量是通过智能手环使用的血氧传感器向受测者手腕发射红光和红外光，然后通过另一侧的光电二极管接收反射光，再通过计算发射和接收光强的差值来估算出血氧值。

智能手环通过将透射式光电传感器的发光管和光敏接收器放置在被测组织两侧，然后将发光管发出的入射光穿过皮肤进入深层组织，透射光被光敏接收器接收，从而反映出血管内血容量随心脏跳动的变化范围。最后通过专业计算得出被测者的心率。

“智能手环一般是通过三轴加速度传感器来计步的。”根据李爽的说法，它可以感知物体运动的方向和加速度。通过测量行走的方向和加速度，它可以用一个可以判断设备处于水平还是垂直位置的加速度计来实现计步。另外使用软件算法，然后用三轴加速度传感器实时捕捉各种数据。经过过滤、峰谷检测等步骤，这些数据最终在智能手环的App端转化为可读的数字，呈现出用户的行走步数、运动消耗的卡路里等数值。

通过上面的介绍，我们可以看到，智能手环需要通过光束穿透皮肤来采集数据，这就要求它与被测者的手腕紧密贴合。但在现实中，用户往往处于非静止状态，比如走路、运动、吃饭时我们的手都在动。在这一点上，手腕皮肤和智能手环肯定会有一定的差距。当我们出汗时，汗液也会对光的吸收率产生一定的影响，从而影响检测精度。

“所以大家要明白，智能手环只是一个消费电子产品，不是医疗仪器，它的监测精度肯定不如专业仪器。智能手环的测量结果仅供您参考，其价值永远无法作为医疗诊断和治疗的依据。”李爽警告说。

这些高科技单品或为你的健康“助攻”

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