《2021健康消费洞察报告》显示，我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都是用生物电测量法测量生物电(人体的电阻)，然后用生物电计算脂肪质量，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，智能体重秤也经常和App一起使用。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。

“严格地说，用上述方法测量

，并不是人体的全部阻抗，还需要后期算法拟合出人体的各种成分数据，才能得出我们最后看到的数值，所以结果仅供参考。”李爽表示，医用体脂仪利用的虽然也是生物电阻测量法，不过除了需赤脚站到仪器上外，还需双手握住显示屏两边带金属电极片的手柄，让更多、更大面积的电极接触人体，以提高测量数据的准确程度。另外，人体的电阻值受很多方面因素的影响，进食、喝水、运动等都会导致测量误差。

　　李爽建议道，在使用智能体重秤时，要将其平放在地面，赤脚称重；测量前应避免剧烈运动，也不要在大量进食、喝水和沐浴后进行测量。比较合适的测量时间段是起床后1小时、睡觉前1小时和三餐后1小时。

　　智能手环：主要靠PPG传感器实现功能

　　如今，智能手环已成为许多人的标配，人们用它来监测血压、血氧、心率等指标，尤其是监测运动时这些指标的变化，以避免运动给身体带来伤害，同时也为制定运动计划提供参考。

　　那么，这样一个小小的手环，是如何做到对我们的血压、血氧、心率、行走步数、睡眠质量等指标了如指掌的呢？

　　“实现这些功能主要依靠光电容积脉搏波描记法（PPG）传感器，它也常被用于生物医学检测中。”李爽介绍道。

　　利用PPG传感器或者采用PPG传感器与心电图（ECG）相结合的形式，再搭配上一定的算法，智能手环就能够估算出被测者的血压。

　　智能手环测血氧则是通过智能手环所采用的血氧传感器，将红光和红外光射向被测者腕部，再通过另一侧的光电二极管接收反射光线，而后通过计算出发射与接收的光强差来估算出血氧值。

　　智能手环监测心率，是将透射型光电传感器的发光管和光敏接收器置于所测组织的两侧，而后将发光管发出的入射光穿过皮肤进入深层组织，透射光线被光敏接收器接收，以此来反映出血管内血液体积随心脏泵血的变化幅度，最后通过专业计算得出被测者的心率。

　　“智能手环一般通过三轴加速度传感器来计步。”李爽介绍道，它能够感知物体运动的方向与加速度大小，通过测量走路的方向和加速度，再配合能够判断设备处于水平或是垂直位置的加速度计，就能实现计步。除此之外，利用软件算法，再依靠三轴加速度传感器来实时捕捉各项数据，而后经过滤波、峰谷检测等步骤，最终将这些数据转变成智能手环App端的可读数字，使用者的行走步数、运动消耗的卡路里等数值就被呈现出来了。

　　通过以上介绍，我们可以看到，智能手环需要通过光束穿透皮肤来进行数据采集，这就要求它需与被测者的手腕紧紧贴合。但是在现实中，使用者许多时候都是处在非静止的状态，比如在走路、健身、吃饭时我们的手部都在活动。此时，腕部皮肤与智能手环肯定会产生一定的间隙。当我们出汗时，汗液也会对光的吸收率产生一定影响，进而影响检测的精度。

　　“因此大家要明白，智能手环只是一种消费类电子产品，并非医用仪器，其监测精度肯定不如专业器械。智能手环测量的结果仅供大家参考，绝不能以此估算出数值，作为医学诊断治疗的依据。”李爽提醒道。