創(chuàng)新醫(yī)療保健 看人體傳感器如何消除痛感（二）

實(shí)現(xiàn)單芯片化

　?。?）利用LED測(cè)量心跳和脈搏的方法得到了日本大學(xué)和豐田等的采用。如圖3所示，這種方法是在手指等觸碰的部分，配置使用LED的發(fā)光模塊和使用光電晶體管等的受光模塊，利用血液中的血紅蛋白容易吸收綠色等特定波長(zhǎng)的光的特性，用LED照射手指，利用其反射光來(lái)檢測(cè)脈搏。這種方法的應(yīng)用比較廣泛，新日本無(wú)線已于2013年6月開始銷售將綠色LED和光電晶體管集成在一個(gè)封裝內(nèi)的通用脈搏傳感器。

　　另外，日本大學(xué)表示，在利用LED測(cè)量脈搏的方法中組合使用了該大學(xué)的尾股教授開發(fā)的“相移法”技術(shù)。日本大學(xué)沒有公開具體的機(jī)制，不過(guò)尾股教授強(qiáng)調(diào)，“利用相移法可大幅提高信噪比，所以能獲得精度極高的脈搏波形。正因?yàn)槿绱瞬拍馨衙}搏轉(zhuǎn)換成血壓”。

　　自從在MEDICA 2012上展出后，全球各地的企業(yè)等紛紛對(duì)相移法提出咨詢。尾股教授最近成功地在一枚芯片上集成了含有相移法數(shù)據(jù)處理的核心部分，他表示，芯片尺寸目前為1cm2見方，不過(guò)“數(shù)mm見方的小型化也已經(jīng)有了眉目。屆時(shí)就能安裝到便攜終端，因此有望實(shí)現(xiàn)利用智能手機(jī)配備的用作閃光燈的LED，用智能手機(jī)測(cè)量脈搏和血壓的方式”。日本大學(xué)打算在2013年內(nèi)與合作伙伴合作推出該芯片。

　　無(wú)需新硬件

　　富士通研究所開發(fā)出了（2）利用圖像處理測(cè)量心跳和脈搏的技術(shù)，該技術(shù)是通過(guò)分析面部視頻的顏色成分來(lái)檢測(cè)脈搏（圖4）。

　　圖4：僅拍攝面部即可計(jì)算出脈率

　　本圖為富士通研究所開發(fā)的根據(jù)面部視頻測(cè)量脈搏的技術(shù)的測(cè)量原理。將面部顏色分為RGB成分，根據(jù)綠色的亮度變化計(jì)算脈率。（圖由《日經(jīng)電子》根據(jù)富士通研究所的資料制作）

　　具體而言，富士通研究所也是利用血紅蛋白容易吸收綠色光的特性，通過(guò)捕捉面部表面綠色成分的亮度變化來(lái)檢測(cè)脈搏。首先，根據(jù)拍攝的面部視頻，按幀將圖像分成RGB顏色成分并計(jì)算出各自的平均亮度，然后從中去除各顏色共同的噪聲，僅提取綠色成分的亮度波形。拍攝視頻后最短只需5秒即可測(cè)出脈搏。

　　這種方式所需的視頻分辨率大約為VGA，幀頻只需20幀/秒左右。因此，使用市面上銷售的網(wǎng)絡(luò)攝像頭或智能手機(jī)配備的攝像頭就足夠?！盁o(wú)需準(zhǔn)備新的硬件。實(shí)用化時(shí)設(shè)想的使用方式就是只需將圖像處理軟件作為應(yīng)用安裝到個(gè)人電腦和智能手機(jī)上即可”（富士通研究所人本計(jì)算研究所人類解決方案研究部主任研究員豬又明大）。計(jì)劃2013年內(nèi)實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。

　　除此之外，微軟在2013年6月于美國(guó)洛杉磯舉行的“Electronic Entertainment Expo（E3）”上，利用與該公司的新一代臺(tái)式游戲機(jī)“Xbox One”配套銷售的手勢(shì)輸入控制器“Kinect”，進(jìn)行了測(cè)量脈搏的演示。估計(jì)這也是利用圖像處理的技術(shù)。

　　著眼于心沖擊圖

　?。?）為利用加速度傳感器的技術(shù)，開發(fā)出心跳測(cè)量技術(shù)的是村田制作所。該公司在2013年4月舉行的展會(huì)“MEDTEC 2013”上，進(jìn)行了只需站在體重計(jì)型裝置或躺在床上即可測(cè)量心率的演示（圖5）。這項(xiàng)測(cè)量技術(shù)的著眼點(diǎn)是心沖擊圖（BCG，ballistocardiogram）。

　　圖5：只需站在“體重計(jì)”上即可測(cè)量心率