健康監(jiān)測(cè)設(shè)備
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-05
健康監(jiān)測(cè)設(shè)備的實(shí)例教程
本文原刊登于Ansys.com：《Revolutionizing Wearable Health Monitors With Ansys Optics in AR/VR and Consumer Electronics》
作者：Kerry Herbert | Ansys高級(jí)產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理
編輯整理：谷晨風(fēng) | Ansys高級(jí)應(yīng)用工程師
光學(xué)產(chǎn)品、可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備與沉浸式技術(shù)（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等）的交匯，正在開(kāi)啟消費(fèi)類電子產(chǎn)品創(chuàng)新的新時(shí)代。可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備已從基本的計(jì)步器發(fā)展為能夠跟蹤心率、氧飽和度和血壓的高級(jí)設(shè)備。這些設(shè)備在我們的日常生活中越來(lái)越重要，不僅能幫助用戶掌握健康狀況，而且還可為醫(yī)療專業(yè)人員提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備的興起
隨著傳感器技術(shù)、微型化和人工智能（AI）集成的不斷發(fā)展，全球可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備市場(chǎng)預(yù)計(jì)將顯著增長(zhǎng)。然而，這一增長(zhǎng)，也為設(shè)計(jì)緊湊、高效且準(zhǔn)確的設(shè)備，以及提供無(wú)縫用戶體驗(yàn)帶來(lái)了挑戰(zhàn)，而Ansys光學(xué)產(chǎn)品則是應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的專業(yè)級(jí)解決方案。
從跟蹤關(guān)鍵健康指標(biāo)到打造沉浸式醫(yī)療保健體驗(yàn)，Ansys光學(xué)產(chǎn)品系列處于行業(yè)前沿，打造領(lǐng)先解決方案，將先進(jìn)的仿真技術(shù)與真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景相結(jié)合。
Ansys光學(xué)產(chǎn)品在可穿戴設(shè)備中的重要作用
光學(xué)系統(tǒng)是許多可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備的核心。從測(cè)量血流的光電容積描記法（PPG）傳感器到高級(jí)成像系統(tǒng)，光學(xué)設(shè)計(jì)的精度對(duì)于實(shí)現(xiàn)可靠性能至關(guān)重要。Ansys光學(xué)產(chǎn)品提供的強(qiáng)大仿真工具，可幫助工程師以卓越的精度設(shè)計(jì)，優(yōu)化并驗(yàn)證這些光學(xué)系統(tǒng)。
Ansys光學(xué)產(chǎn)品為可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備帶來(lái)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)
微型化：Ansys光學(xué)產(chǎn)品可幫助工程師設(shè)計(jì)緊湊型光學(xué)系統(tǒng)，滿足可穿戴設(shè)備流暢輕便外形的要求。
展開(kāi) 【專業(yè)背景】
如今，可穿戴柔性電子設(shè)備（WFE）為物理和化學(xué)監(jiān)測(cè)提供了一種有效的方法，例如檢測(cè)人類活動(dòng)和人類汗液。但是，由于目前報(bào)道的大多數(shù)柔性傳感器僅專注于監(jiān)測(cè)身體活動(dòng)，因此有必要開(kāi)發(fā)出可以捕獲人體各種數(shù)據(jù)以獲取更深入的健康信息的靈活設(shè)備。人體汗液是一種重要且易于獲取的體液，其中含有大量化學(xué)物質(zhì)，可以反映個(gè)人的生理狀態(tài)。因此，可穿戴汗液傳感器的發(fā)展為生理和生物醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)應(yīng)用打開(kāi)了大門。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)具有鹽響應(yīng)的形狀記憶水凝膠傳感器。
形狀記憶水凝膠（SMH）是一類智能材料，能夠在熱，光，電，磁，溶劑和化學(xué)環(huán)境等近似刺激下從編程的臨時(shí)形狀恢復(fù)其原始形狀。精心設(shè)計(jì)以顯示雙重，三重和多重SME。雙重SME可以在兩種形狀之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而三重和多重SME可以在三種或更多形狀之間實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的形狀轉(zhuǎn)換行為，從而賦予傳感器更易訪問(wèn)的特性。由于基于SMH的傳感器直接在人體上使用，因此采用溫和且生物環(huán)境友好的刺激來(lái)激活SME應(yīng)該是先決條件，在這種情況下，鹽介導(dǎo)的SMH可以很好地滿足傳感器的這一要求。
聚兩性電解質(zhì)水凝膠可以響應(yīng)鹽溶液的刺激。在多兩性離子水凝膠中，帶正電和帶負(fù)電的基團(tuán)同時(shí)位于分子鏈上。因此，水凝膠中帶相反電荷的基團(tuán)之間存在靜電相互作用，導(dǎo)致可逆的物理交聯(lián)形成。鹽溶液可以通過(guò)分別與帶正電荷和帶負(fù)電荷的基團(tuán)結(jié)合的鹽離子來(lái)破壞這些靜電相互作用。因此，聚兩性電解質(zhì)水凝膠具有許多出色的功能，例如可拉伸性，自愈性，自粘和導(dǎo)電性以及SME。
【科研摘要】
由多功能水凝膠制成的WFE提供了一種監(jiān)控人類健康方法。最近，西南交通大學(xué)周紹兵教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和制造了一種具有鹽介導(dǎo)的三重SME，離子電導(dǎo)率（0.24–3.06 S m-1），高拉伸性（高達(dá)1500％）和自愈特性（高達(dá)70％）的超分子聚兩性水凝膠。可用作形狀記憶傳感器和應(yīng)變傳感器。
展開(kāi) 隨著當(dāng)代工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)備發(fā)展的一個(gè)總體趨勢(shì)是向復(fù)雜化、智能化和自動(dòng)化方向發(fā)展，在役設(shè)備運(yùn)行中故障導(dǎo)致惡性事故屢見(jiàn)不鮮。設(shè)備運(yùn)行安全可靠性對(duì)國(guó)計(jì)民生、社會(huì)穩(wěn)定以及國(guó)家資源和環(huán)境有重要影響, 保障設(shè)備安全可靠運(yùn)行的迫切性日益突出，設(shè)備服役的安全性及維修保障問(wèn)題愈發(fā)引起重視。
在役關(guān)鍵設(shè)備往往處于工況惡劣、不穩(wěn)定、功率大、負(fù)載重且連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，早期故障發(fā)展導(dǎo)致的惡性事故時(shí)有發(fā)生，為了消除其故障隱患以避免安全事故發(fā)生，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)是必不可少的，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的目的是能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，保證設(shè)備的安全、可靠的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)早期故障預(yù)報(bào)，防止惡性事故發(fā)生。
傳統(tǒng)設(shè)備監(jiān)測(cè)方法：以電力設(shè)備為例，傳統(tǒng)方法是經(jīng)常性的人工巡視與定期預(yù)防性檢修、試驗(yàn)。設(shè)備在運(yùn)行中由值班人員經(jīng)常巡視，憑外觀現(xiàn)象、指示儀表等進(jìn)行判斷，發(fā)現(xiàn)可能的異常，避免事故發(fā)生；此外，定期對(duì)設(shè)備實(shí)行停止運(yùn)行的例行檢查，做預(yù)防性絕緣試驗(yàn)和機(jī)械動(dòng)作試驗(yàn)，對(duì)結(jié)構(gòu)缺陷及時(shí)作出處理等。這種經(jīng)常巡視與定期檢修的制度對(duì)于電力設(shè)備的安全運(yùn)行起了重要的保證作用。
隨著傳感技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法向著自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展，設(shè)備的定期檢修制度向著預(yù)警式檢修制度發(fā)展。
聲音蘊(yùn)含豐富的信息，云酷科技的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以音頻數(shù)據(jù)為核心，輔以其他設(shè)備參數(shù)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程感知，保證生產(chǎn)安全，優(yōu)化生產(chǎn)決策，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的早期感知，幫助企業(yè)將設(shè)備故障引起的安全事故消滅于萌芽狀態(tài)。
展開(kāi) 隨著生活節(jié)奏的加快，工作壓力的加大，越來(lái)越多的人開(kāi)始注重健身，如此一來(lái)，可穿戴健身追蹤設(shè)備就變得很流行。心率傳感信號(hào)接收芯片可準(zhǔn)確測(cè)量脈搏波形、心率值、血氧值和血管微循環(huán)參數(shù)等信息。App可將數(shù)據(jù)發(fā)送往云端，利用“云端”大數(shù)據(jù)分 析技術(shù)提供更多信息，例如血壓趨勢(shì)、呼吸頻率、心率變異性等人體健康指數(shù)。
心率和血氧飽和度作為人體健康參數(shù)的重要指標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩者的動(dòng)態(tài)變化，能夠?yàn)轭A(yù)防疾病的發(fā)生提供一份科學(xué)保障。集成到耳機(jī)上，心率傳感信號(hào)接收芯片可跟蹤運(yùn)動(dòng)時(shí)刻，運(yùn)動(dòng)心率監(jiān)測(cè)，靜態(tài)對(duì)脈搏波進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，波形分析，數(shù)據(jù)比對(duì)，可以實(shí)現(xiàn)心腦血管疾病預(yù)警功能。
人體耳廓內(nèi)部有著豐富的毛細(xì)血管，由頸內(nèi)動(dòng)脈系統(tǒng)垂直沿著耳道區(qū)域運(yùn)行，毛細(xì)血管系統(tǒng)貫穿耳屏和耳垂。而且由于耳部的皮膚相對(duì)比較薄，減少了皮膚非血液組織對(duì)光束的穩(wěn)定吸收，使光強(qiáng)度損失較低，提高了采集信號(hào)的信噪比。
另外，佩戴耳機(jī)后，心率傳感信號(hào)接收芯片會(huì)與耳廓緊密貼合。即使人們從事各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，耳朵位置也保持相對(duì)穩(wěn)定。因此在這個(gè)位置采集信號(hào)抗干擾性能強(qiáng)，穩(wěn)定度高，并且方便攜帶。
這里小編推薦一款由工采網(wǎng)代理一款應(yīng)用在監(jiān)測(cè)耳機(jī)上的臺(tái)灣旺泓穿戴心率傳感器芯片，又稱心率傳感信號(hào)接收芯片 - PD-S488FM-LH12，大部分可穿戴設(shè)備采用光電容積脈搏波描記法(PPG)來(lái)測(cè)量心率及其他生物計(jì)量指標(biāo)。PPG 是一種將光照進(jìn)皮膚并測(cè)量因血液流動(dòng)而產(chǎn)生的光散射的方法。該方法非常簡(jiǎn)單，光學(xué)心率傳感器基于以下工作原理：當(dāng)血流動(dòng)力發(fā)生變化時(shí)，例如血脈搏率(心率)或血容積(心輸出量)發(fā)生變化時(shí)，進(jìn)入人體的光會(huì)發(fā)生可預(yù)見(jiàn)的散射。
心率傳感信號(hào)接收芯片 - PD-S488FM-LH12使用四個(gè)主要技術(shù)元件來(lái)測(cè)量心率：
1、光發(fā)射器 — 通常至少由兩個(gè)光發(fā)射二極管(LED)構(gòu)成，它們會(huì)將光波照進(jìn)皮膚內(nèi)部。
展開(kāi) 隨著生活節(jié)奏的加快，工作壓力的加大，越來(lái)越多的人開(kāi)始注重健身，如此一來(lái)，可穿戴健身追蹤設(shè)備就變得很流行。通過(guò)對(duì)脈搏血氧測(cè)量原理的研究，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)只要測(cè)量出兩種波長(zhǎng)的透射光在一個(gè)完整的脈搏波中光強(qiáng)度的變化量就可以計(jì)算出血氧飽和度。心率傳感信號(hào)接收芯片可準(zhǔn)確測(cè)量脈搏波形、心率值、血氧值和血管微循環(huán)參數(shù)等信息。App可將數(shù)據(jù)發(fā)送往云端，利用“云端”大數(shù)據(jù)分 析技術(shù)提供更多信息，例如血壓趨勢(shì)、呼吸頻率、心率變異性等人體健康指數(shù)。
耳朵是僅次于手指尖，毛細(xì)血管次豐富的地方，相對(duì)于手腕而言，光學(xué)式測(cè)量方案，從耳機(jī)會(huì)更容易到得到高質(zhì)量的PPG信號(hào)，更有利于更高精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)心率與血氧效果的測(cè)試。血氧飽和度（SpO2）是血液中被氧結(jié)合的氧合血紅蛋白（HbO2）的容量占全部可結(jié)合的血紅蛋白（Hb）容量的百分比，即血液中血氧的濃度，它是呼吸循環(huán)的重要生理參數(shù)。
心率和血氧飽和度作為人體健康參數(shù)的重要指標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兩者的動(dòng)態(tài)變化，能夠?yàn)轭A(yù)防疾病的發(fā)生提供一份科學(xué)保障。集成到耳機(jī)上，心率傳感信號(hào)接收芯片可跟蹤運(yùn)動(dòng)時(shí)刻，運(yùn)動(dòng)心率監(jiān)測(cè)，靜態(tài)對(duì)脈搏波進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，波形分析，數(shù)據(jù)比對(duì)，可以實(shí)現(xiàn)心腦血管疾病預(yù)警功能。
信號(hào)處理電路對(duì)來(lái)自傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、濾波，得到一定幅度的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)送入到A/D轉(zhuǎn)化電路，實(shí)現(xiàn)模擬到數(shù)字量的轉(zhuǎn)化，被數(shù)字化之后的信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)按照血氧算法計(jì)算后得到血氧飽和度。
人體耳廓內(nèi)部有著豐富的毛細(xì)血管，由頸內(nèi)動(dòng)脈系統(tǒng)垂直沿著耳道區(qū)域運(yùn)行，毛細(xì)血管系統(tǒng)貫穿耳屏和耳垂。而且由于耳部的皮膚相對(duì)比較薄，減少了皮膚非血液組織對(duì)光束的穩(wěn)定吸收，使光強(qiáng)度損失較低，提高了采集信號(hào)的信噪比。
另外，佩戴耳機(jī)后，心率傳感信號(hào)接收芯片會(huì)與耳廓緊密貼合。即使人們從事各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，耳朵位置也保持相對(duì)穩(wěn)定。
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健康監(jiān)測(cè)設(shè)備的最新內(nèi)容
在即將召開(kāi)的“2026第十四屆中國(guó)電子信息博覽會(huì)”中，將攜手中國(guó)電子視像行業(yè)協(xié)會(huì)重磅打造消費(fèi)電子展區(qū)，將延續(xù)CES的科技熱度，展區(qū)聚焦智能家居、智能家電、商用顯示、AI眼鏡、視聽(tīng)產(chǎn)品、智能手表、電子紙、平板/電腦、智能健康監(jiān)測(cè)、智能支付設(shè)備、跨境支付終端等熱門產(chǎn)品，全方位詮釋“新技術(shù) 新產(chǎn)品 新場(chǎng)景”的展會(huì)主題，向全球展示中國(guó)在消費(fèi)電子領(lǐng)域的硬核實(shí)力。
從人形機(jī)器人到自動(dòng)駕駛感知模塊，從智能家居中樞到穿戴式健康監(jiān)測(cè)設(shè)備，展品覆蓋消費(fèi)級(jí)與工業(yè)級(jí)領(lǐng)域。一家深圳本土企業(yè)將帶來(lái)全球首款量產(chǎn)型“AI導(dǎo)盲犬”，通過(guò)高精度環(huán)境建模和實(shí)時(shí)語(yǔ)音交互，為視障人士提供低成本、高可靠性的出行輔助。此外，邊緣計(jì)算芯片、神經(jīng)擬態(tài)處理器等硬件創(chuàng)新也將成為關(guān)注熱點(diǎn)，這些技術(shù)正推動(dòng)AI從云端向終端遷移，進(jìn)一步降低落地門檻。
質(zhì)量流量計(jì)是否支持遠(yuǎn)程控制操作？5個(gè)月前
遠(yuǎn)程診斷與預(yù)警：系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備健康狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常（如傳感器漂移、堵塞風(fēng)險(xiǎn)），立即通過(guò)郵件或短信推送報(bào)警信息，幫助用戶提前干預(yù)，避免生產(chǎn)中斷。
數(shù)據(jù)追溯與合規(guī)管理：所有操作記錄自動(dòng)存檔，滿足GMP、FDA等嚴(yán)苛行業(yè)規(guī)范，助力企業(yè)通過(guò)審計(jì)。
多級(jí)權(quán)限管理：支持不同用戶角色的遠(yuǎn)程訪問(wèn)權(quán)限設(shè)置，保障系統(tǒng)安全，防止誤操作。
簡(jiǎn)介
智能制造時(shí)期，設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于各行業(yè)的無(wú)縫高效生產(chǎn)愈加重要。健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)PHM（Prognostics and Health Management）成為保障關(guān)鍵設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的有力工具。它通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，能夠提前預(yù)測(cè)設(shè)備故障，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的精細(xì)化管理控制，為企業(yè)節(jié)約維護(hù)保養(yǎng)成本、減少停機(jī)時(shí)間和提高生產(chǎn)效率提供了重要技術(shù)支撐。
PHM系統(tǒng)的核心在于“
可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備已從基本的計(jì)步器發(fā)展為能夠跟蹤心率、氧飽和度和血壓的高級(jí)設(shè)備。這些設(shè)備在我們的日常生活中越來(lái)越重要，不僅能幫助用戶掌握健康狀況，而且還可為醫(yī)療專業(yè)人員提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備的興起
隨著傳感器技術(shù)、微型化和人工智能（AI）集成的不斷發(fā)展，全球可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備市場(chǎng)預(yù)計(jì)將顯著增長(zhǎng)。
2026中國(guó)（鄭州）跨境電商交易會(huì)6個(gè)月前
7.大健康展區(qū)：營(yíng)養(yǎng)食品（保健食品、功能性食品、有機(jī)食品、特殊膳食等）；健身運(yùn)動(dòng)（健身器材、運(yùn)動(dòng)服飾、可穿戴設(shè)備、運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)品等）；醫(yī)療健康（醫(yī)療器械、健康監(jiān)測(cè)設(shè)備、遠(yuǎn)程醫(yī)療、康復(fù)設(shè)備、康養(yǎng)機(jī)器人、健康咨詢等）；健康家居（空氣凈化器、凈水設(shè)備、健康寢具、香薰機(jī)等）；中醫(yī)藥養(yǎng)生（中藥材、中成藥、養(yǎng)生茶飲、艾制品、足浴、傳統(tǒng)療法）等相關(guān)產(chǎn)品及服務(wù)。
高對(duì)比度特性確保畫面清晰銳利，專為智能手環(huán)、健康監(jiān)測(cè)設(shè)備、手機(jī)殼及圓形信息終端等IoT場(chǎng)景深度優(yōu)化，為顯示界面注入靈動(dòng)色彩。
Prism拼接大屏墻
模塊化藝術(shù)裝置 引領(lǐng)電子紙時(shí)尚風(fēng)潮
通過(guò)柔性模塊組合實(shí)現(xiàn)任意尺寸的低碳顯示方案。
該模組專為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)，適用于智能手表、健康監(jiān)測(cè)設(shè)備及圓形信息顯示終端等場(chǎng)景，為智能穿戴領(lǐng)域帶來(lái)更豐富的交互可能。
我們很可能會(huì)看到應(yīng)變片在可穿戴和植入設(shè)備中的集成度更高，從而實(shí)現(xiàn)更無(wú)縫和連續(xù)的健康監(jiān)測(cè)。隨著這些設(shè)備變得越來(lái)越小和先進(jìn)，改善患者預(yù)后的潛力巨大。我們將繼續(xù)尋找使用應(yīng)變片的新方法，以實(shí)現(xiàn)更好的診斷、治療和個(gè)性化醫(yī)療保健。
輔助器具、老年服飾、起居用品、適老化妝品、衛(wèi)生用品、消毒產(chǎn)品、適老食品、特醫(yī)食品、功能性食品、老年奶粉、口服液、中藥飲片、食字號(hào)藥品等；
醫(yī)養(yǎng)健康：健康管理、慢病康復(fù)、健康監(jiān)測(cè)、康復(fù)輔具、老年醫(yī)療、神經(jīng)康復(fù)、康復(fù)器材、護(hù)理床/護(hù)理用品、基因檢測(cè)、老年疾病防治、康復(fù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)、中醫(yī)康復(fù)設(shè)備及醫(yī)學(xué)、適老家具、康養(yǎng)地產(chǎn)、老年公寓、無(wú)障礙設(shè)施等；
智慧養(yǎng)老：陪伴機(jī)器人、遠(yuǎn)程陪伴、智能穿戴、健康監(jiān)測(cè)設(shè)備
