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大企业竞相拓展血压手表,百亿规模的健康可穿戴设备“卷”到哪一步了?

作者:李成平 2021-12-27 08:00

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在以数据驱动医疗健康的时代,作为主要数据接口之一的可穿戴设备将越来越受到重视。在行业共同推动下,健康可穿戴设备产业的火苗也不负众望地熊熊燃烧着。

 

昨晚你翻了几次身?深度睡眠时间有多长?心跳在正常范围内吗?当心率、睡眠监测等体征指标已经成为当下智能手表/手环的标配后,对监测精度要求更高、监测难度更大的血压监测、血糖监测或将成为健康可穿戴设备的“新风口”。

 

技术重塑着健康可穿戴设备产业的未来。目前,健康可穿戴设备市场的技术走到哪一步了?letou乐投(微信号:vcbeat)对国内健康可穿戴设备发展方向和机会进行了梳理。

 

巨头环伺,创新企业凭何突围?


根据IDC于12月6日发布的全球可穿戴智能设备的出货量报告,2021年第三季度全球可穿戴设备出货量达1.384亿台,同比增长9.9%。消费者逐渐增加的户外互动以及对健康的重视,让本季度可穿戴设备市场需求依然强劲。


在腕上穿戴设备细分领域,华为2021年Q3的出货量与苹果并列全球第一,这是继 2020 年第二季度后,华为再次在全球腕上穿戴设备的细分领域上登顶。华为在可穿戴设备产业风头正劲,预热了大半年的华为首款可测血压的智能手表WATCH D也于12月23日揭开了面纱。

 

华为WATCH D血压手表采用示波法测量血压,内置面积与一角硬币相仿的压电式微型气泵,气泵加压最高可达300mmHg,确保可测最高血压达到230mmHg。

 

2018年10月,金亿帝推出了通过CFDA认证携带微型气囊的血压手表,而欧姆龙在当年12月也推出了可穿戴式血压计HeartGuide——当然,不同于其他智能手表,这两款产品只能实现血压监测功能。

 

HeartGuide配备了一个可兼作血压袖带的腕带,能够24小时实时监测血压变化。用户需要测血压时,按下手表侧面充气按钮,手表上的通气管就会对表带进行充气,还原出一个类似普通血压计的功能,从而检测出血压数据。


近年来,诸多智能穿戴的领先企业开始攻关光电测量方案。2020年8月,三星发布的GalaxyWatch3已经支持血压监测功能。华米在2021年10月发布的拥有PumpBeats血压监测引擎的Amazfit GTR 3 Pro智能手表,通过高精度光学传感器,进行数据采集、融合、AI模型建立等进行血压测量。

 

利用光学技术进行血压监测一直是一个世界性难题,其难点在于测量的精度要求上。血压不仅需要监测脉搏波的跳动频率,还需要搜集脉搏波的结构信息、形态信息等波形信息。在这过程中,患者的肤色、皮肤状况、动作、行为等环境因素也会影响到最后的结果。

 

高筑的技术壁垒使得血压监测这一垂直领域在可穿戴设备市场尚处于一片蓝海。而广阔的市场空间,也吸引着一批具备过硬技术本领的“孤勇者”,向着高耸的技术巅峰攀登。

 

2018年,学成回国的盛奕冰在对国内健康可穿戴设备市场深度调研后发现,目前市场上的智能医疗穿戴设备普遍缺乏精度,如大部分血压值是通过光电传感器和光电传感器加心电计算而来,准确性不足。

 

于是,盛奕冰决定从医疗级智能手表入手,成立研和智能,为用户提供更高可靠性的体征监测数据。2020年,研和智能成功研发了一款集气泵式血压监测系统、光电容积脉搏波技术(PPG)为一体的智能手表BP DOCTOR PRO。


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气泵式血压监测,突破精准测量难点


对于血压手表,监测结果精准是第一要义。研和智能BP DOCTOR PRO的气泵式血压监测系统,使用医疗级压力传感器,通过示波测定法使血压监测达到医疗级别精度。

 

其原理在于,当第一个脉搏波产生时,系统根据识别的测量个体的不同特性,自动调整充气速度,以获取足够的脉搏波。当脉搏波消失或峰值小于某一闭值,气囊血压测量完毕,快速放气。


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使用时,用户点击显示屏血压测量按钮,表体内部气泵会对表带内侧配置的充气囊充气(大于 10mmHg/s),在同样的条件下,不同个体及佩戴情况具有不同的充气速度。目前,BP DOCTOR PRO平均误差小于5mmHg,低于医疗标准规定的平均误差不超过5mmHg, 标准偏差不超过8mmHg。


BP DOCTOR PRO定位为一款消费级智能手表,用户体验是其重要评价标准。为了提高佩戴的舒适性,研和智能采用了微型气泵和微型气囊。


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“微型气泵和气囊制作工艺精细、复杂,我们也是花了很多的时间和精力在工艺的打磨上,但好在最后还是完美地做出了预想的产品。”盛奕冰说道。

 

盛奕冰介绍,腕式血压计普遍采用的马达式充气泵,充气强劲,可在短时间内完成充气。但该类型噪声大、充气线性度低,且体积偏大,不能用于血压手表。“研和智能采用微型压电泵,能够保证在充气时静音,并且通过我们的自研硬件驱动来保证充气的线性度。”

 

微型气囊的技术难点则在于,由于体积的要求,很难兼顾压迫效率和示波法的波形效果。

 

研和智能要求微型气囊必须满足单边悬挑长达100mm,单边厚度0.6mm,并且保证硅胶弹性模量一致的指标。经过反复试错,研和智能终于找到了一家工艺水平达标的供应商,通过双方通力协作,成功开发出了符合要求又具有廉价量产能力的硅胶气囊。

 

在手表的外部材料上,研和智能也花了诸多工夫。

 

在外壳上,研和智能采用了还未普及的金属粉末冶金技术,通过多道工序,打造出了316L不锈钢全金属表壳,保证手表具有坚固的性能;为了避免不锈钢金属机身对蓝牙信号的屏蔽干扰,研和智能对蓝牙信号制作了多版本信号仿真模拟,通过将天线带置于玻璃下方来达到避空效果,使得蓝牙信号达到国际标准。

 

在表带上,为了让整个血压测试系统能够获得最佳的压迫效率,研和智能自己定制了一款具有强抗拉伸能力的表带。经过外型设计、材料选择、打样成形、量产导入一系列工序,最终的成品能够单独承受30公斤以上拉力而不断裂。

 

除血压、血氧等两点功能外,研和智能BP DOCTOR PRO还具有运动数据、睡眠数据、热量数据、通话提醒等消费类功能。用户可利用app自主监测评估,并可随时查看过往历史监测数据,了解自身血管健康状况。


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健康可穿戴设备进入黄金年代,新风口何在?


当前,老龄化严峻、慢性病人群不断扩大且呈年轻化趋势,再加上健康观念由被动治疗向主动监测和预防转变,可穿戴医疗设备在医疗健康领域有着较大的应用潜力。IDC预计,2021年全球可穿戴设备市场规模为5.78亿美元左右。预计到2026年全球可穿戴设备市场规模将达19.68亿美元左右。

 

而当下行业变革或迎来两大风口,一是医疗级的可穿戴设备发展;二是挖掘数据入口,探索从疾病预防到辅助治疗的新思路。

 

为此,研和智能开展了针对B端市场的第二代医疗级血压手表BP Doctor MED的研发工作,并在技术上进行了更加细致的优化。

 

为了加强气囊压迫效率,研和智能采用了兼具符合生物相容性测试和符合力学特性TPU材料,材质亲肤性强且稳定性高,并将本身并不具有伸缩性的TPU材料进行4层隔热复合,以膨胀达到腕部动脉压迫效果。

 

盛奕冰介绍,TPU由于本身不存在伸缩性,而气囊则需要填充手表和腕部时间的间隙并且膨胀达到腕部动脉压迫效果,故TPU需要进行多层复合。“现有市场上较为容易制作的为2层TPU气囊,而我们达到了4层,带来的好处就是用户即使佩戴的不是很紧,我们的4层TPU气囊仍有足够的膨胀空间来填充间隙。”

 

此外,为了解决量产和提高生产效率,研和智能经过数月的原型机试验,尝试了单气囊加强版、双气囊、三气囊、阵列传感器等后,最终确定了双气囊方案,并相对应地增加微型气阀器件来控制每个气囊的充气量。

 

鉴于没有类似产品可学习,研和智能开启“从零开始”的技术开发模式,从气阀的微型化设计、气阀零部件的材料和制作工艺研究,最终确定了现有尺寸大小。

 

产品越小,对零部件尺寸加工精度的要求也就越高。“在微型气阀的设计生产上,我们团队试验了大量进口原材料来达到产品性能的最优,且加工精度极高,甚至报废了2、3套模具。在最终样件确认后,我们在11月初进行了首批小批量试产,在此次试产过程中,良率就达到50%。而在后续几次的迭代中逐步提升良率,目前产品试产良率已经在90%左右,我们的出货目标良率定在99.5%。在满足自用的情况下,也会再考虑出售给其他厂家。”

 

据了解,在未来,研和智能将联合国内外资源,共同探索表带柔性电子织物的应用场景,力求在第三代产品中将其量产化,满足市场的强烈需求。

 

随着可穿戴设备监测越来越精确,体征信号越来越多,从现有的体温、心率、血压和呼吸频率逐渐扩展至血糖、血压、脑电及血氧等体征,再引入云计算和AI,这些海量的健康数据完全可以从量变引发质变,从中探索出疾病预防及辅助治疗的新思路。

 

为了满足用户生命健康体征多维度信息收集管理和健康指导需求,研和智能的一款智能个人健康体征监测管理平台也在开发中。

 

该平台能够自动生产实时完整的非敏感用户健康档案,分析挖掘医疗健康数据与疾病发生之间的潜在关联性,实现对疾病,尤其是高血压和心血管等高发慢性病的提前预测和对健康状况的趋势预测,在此基础上提供个性化的健康管理和诊疗方案。

 

从单纯的通讯工具升级为医疗级的体征监测设备,技术创新让这一切成为可能,而任何的创新都是服务于人。面对跨界的消费类巨头、专注医疗的老牌企业多方夹击,像研和智能这类的创新企业要想在激烈的市场中占有一席之地,必得保持医疗的存心,即存在、共情、信任、关怀和人性化。

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