स्मार्ट वॉच सरल विज्ञान लोकप्रियकरण

स्मार्टवॉच आने से पहले, प्रारंभिक स्मार्टबैंड में तो स्क्रीन भी नहीं थी – कुछ में केवल एक बटन था और सिंक किए गए डेटा को देखने के लिए मोबाइल ऐप से कनेक्शन की आवश्यकता होती थी। स्मार्टबैंड के लिए बाजार विस्तार का चरण 2015 से 2018 की अवधि को माना जा सकता है। वास्तव में, स्मार्टवॉच स्मार्टबैंड का ही विस्तार हैं; दोनों एक ही व्यापक श्रेणी से संबंधित हैं। यह जरूरी नहीं है कि घड़ी हमेशा बैंड की तुलना में खरीदने योग्य हो, क्योंकि हालांकि घड़ियों में वास्तव में बड़ी स्क्रीन और अधिक सुविधाएँ होती हैं, लेकिन उनकी बैटरी आमतौर पर बैंड की तुलना में इतनी देर तक नहीं चलती।

इसलिए, स्मार्टबैंड में सेंसर तकनीक पर चर्चा करते समय, तार्किक रूप से इसमें स्मार्टवॉच श्रेणी भी शामिल होनी चाहिए। इसके अतिरिक्त, तकनीकी प्रगति के साथ, आधुनिक स्मार्टबैंड में सेंसर तकनीक वर्ष दर वर्ष बढ़ रही है। स्थान की सीमा के कारण, मैं यहाँ कुछ सामान्य और कई नए सेंसर तकनीकों का संक्षिप्त परिचय दूंगा।

1. समर्पित कदम गिनती: एक्सेलेरोमीटर

सरल शब्दों में कहें, तो एक्सेलेरोमीटर त्वरण का पता लगाता है, इसे विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है, और इसका उपयोग कदमों, तय दूरी और जलाई गई कैलोरी के अनुमान के लिए किया जाता है। इसमें आमतौर पर हॉल प्रभाव, GMR (विशाल चुंबकीय प्रतिरोध), TMR (टनल चुंबकीय प्रतिरोध) और विशिष्ट एल्गोरिदम जैसी तकनीकें शामिल होती हैं।

2. हृदय गति मॉनिटरिंग: ऑप्टिकल हृदय गति सेंसर और बायोइलेक्ट्रिकल इम्पीडेंस सेंसर

हृदय गति की निगरानी का सबसे आम तरीका ऑप्टिकल हृदय गति सेंसर है, जो बैंड/घड़ी के पिछले हिस्से पर लगाया जाने वाला एक पारंपरिक सेंसर है। यह सेंसर पर दबे त्वचा और रक्त वाहिकाओं पर हरी LED रोशनी उत्सर्जित करके काम करता है। प्रकाश अवशोषण में होने वाले उतार-चढ़ाव की गणना करके यह हृदय गति की स्थिति निर्धारित करता है, गतिविधि का पता लगाने में सहायता करता है और समय पर चेतावनी देने के लिए हृदय की अनियमितताओं का भी पता लगा सकता है।

एक अन्य प्रकार बायोइलेक्ट्रिकल इम्पीडेंस सेंसर है, जो रक्त प्रवाह की निगरानी के लिए शरीर के स्वयं के प्रतिबाधा का उपयोग करता है, और इस डेटा को हृदय गति, श्वसन दर और गैल्वेनिक त्वचा प्रतिक्रिया जैसे विशिष्ट मेट्रिक्स में परिवर्तित करता है। चूंकि यह विविध डेटा को संश्लेषित करता है, इसलिए इसकी पहचान सटीकता बढ़ जाती है, जिससे यह संदर्भ के लिए अधिक सार्थक बन जाता है।

3. नींद की निगरानी: तीन अलग-अलग दृष्टिकोण

बेसिक नींद की निगरानी में भी यह निर्धारित करने के लिए एक्सेलेरोमीटर पर निर्भरता होती है कि आप सो रहे हैं या नहीं। सिद्धांत सरल है: नींद के दौरान, शारीरिक गति न्यूनतम और अक्सर नगण्य होती है। यदि कोई गति का पता नहीं चलता है, तो यह मान लिया जाता है कि आप सो रहे हैं। इसकी एक निश्चित डिग्री की सटीकता होती है लेकिन गलत निर्णय के प्रति संवेदनशील होता है। उदाहरण के लिए, यदि आप लगातार फ़ोन देखते हुए बिस्तर पर स्थिर पड़े रहते हैं, तो इस विधि द्वारा इसे भी नींद के रूप में दर्ज किया जा सकता है।

दूसरी विधि नींद की स्थिति निर्धारित करने के लिए हृदय गति को संयोजित करती है, जिसमें हृदय गति सेंसर का उपयोग किया जाता है। यह PPG (फोटोप्लेथिस्मोग्राफी) का उपयोग HRV (हार्ट रेट वेरिएबिलिटी) का पता लगाने के लिए करती है। यह केवल एक्सेलेरोमीटर पर निर्भर रहने की तुलना में अधिक सटीक है।

तीसरी विधि नींद का पता लगाने के लिए सीपीसी विश्लेषण का उपयोग करती है। इसके सिद्धांत में नींद के दौरान ईसीजी (इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम) और श्वसन के बीच कपलिंग संबंध का उपयोग जागृत, हल्की नींद और गहरी नींद की स्थिति का व्यापक रूप से निर्धारण करने के लिए किया जाता है। वर्तमान में, इस विधि में उच्च सटीकता है और गलत निर्णय की दर को कम कर सकती है, जैसे जब उपयोगकर्ता बीमार हो या स्थिर रहे लेकिन जाग रहा हो (जैसा कि पहले बताया गया था)। हालांकि, यह विधि आमतौर पर उच्च-स्तरीय स्मार्ट वियरेबल उत्पादों में पाई जाती है और अधिक महंगी होती है; इसका उपयोग आमतौर पर सौ युआन के बैंड या हजार युआन से कम की घड़ियों में नहीं किया जाता है।

4. रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति (SpO2) मॉनिटरिंग: ऑप्टिकल सेंसर

जैसा कि पहले उल्लेखित है, सिद्धांत हृदय गति निगरानी के अनुरूप है: पीछे के मॉड्यूल, जो त्वचा के संपर्क में होता है, प्रकाश उत्सर्जित करता है, और एक फोटोरेजिस्टर रक्त द्वारा आंशिक रूप से अवशोषित प्रकाश में होने वाले उतार-चढ़ाव का पता लगाकर रक्त ऑक्सीजन स्थिति का विश्लेषण करता है। अंतर यह है कि इस प्रक्रिया में अक्सर इंफ्रारेड प्रकाश का उपयोग किया जाता है और विभिन्न हस्तक्षेपकारी कारकों के प्रति संवेदनशील होता है। इसलिए, बैंड/घड़ियों पर SpO2 निगरानी की शुद्धता सीमित होती है और केवल संदर्भ के लिए उपयोग की जानी चाहिए।

5. स्क्रीन चमक समायोजन: परिवेश प्रकाश सेंसर

स्मार्टफोन पर स्वचालित चमक समायोजन के समान, यह कार्य परिवेश प्रकाश सेंसर का उपयोग करके आसपास के प्रकाश स्तर का पता लगाता है, जिससे सुनिश्चित होता है कि स्क्रीन की चमक स्वचालित रूप से उपयोगकर्ता के लिए स्पष्ट रूप से दृश्यमान होने के लिए समायोजित हो जाए।

6. कलाई उठाने पर स्क्रीन जागृत: एक्सेलेरोमीटर और जाइरोस्कोप

यह सुविधा त्वरणमापी और जाइरोस्कोप का उपयोग करके बैंड/घड़ी की स्थिति का पता लगाती है, जिसमें अक्सर जटिल एल्गोरिदम शामिल होते हैं। "कलाई-उठाने" का निर्धारण उपकरण की स्थिति, स्क्रीन अभिविन्यास में परिवर्तन और अन्य कारकों का आकलन करके किया जाता है ताकि सुनिश्चित हो सके कि यह वास्तविक जागरण इशारा है, जिससे गलती से स्क्रीन सक्रियण के कारण बैटरी की अनावश्यक खपत से बचा जा सके।

7. वैश्विक स्थिति निर्धारण और गतिविधि मार्ग रिकॉर्डिंग: जीपीएस सेंसर

फोन में मौजूद जीपीएस की तरह, उसी मॉड्यूल से लैस स्मार्टवॉच स्वतंत्र रूप से स्थिति निर्धारण और गतिविधि मार्गों को ट्रैक करने में सक्षम होती हैं। हालाँकि, यह कार्यात्मक मॉड्यूल अपेक्षाकृत महंगा होता है और बजट स्मार्टबैंड में कम आम है; इसे अधिकांशतः पेशेवर खेल घड़ियों में पाया जाता है।

8. शरीर के तापमान का पता लगाना: तापमान सेंसर

जांच सिद्धांत सीधा है: एकल या निरंतर शारीरिक तापमान मॉनिटरिंग प्राप्त करने के लिए थर्मिस्टर और उच्च-परिशुद्धता वाले तापमान सेंसर का उपयोग करना। यह आमतौर पर हाल के वर्षों में लॉन्च किए गए स्वास्थ्य निगरानी स्मार्टवॉच (उदाहरण के लिए, रक्तचाप/रक्त शर्करा के लिए वाले) में पाया जाता है, जो एक सहायक कार्य के रूप में कार्य करता है।

9. रक्तचाप और रक्त शर्करा निगरानी: विविध और जटिल संबंधित सेंसर मॉड्यूल, संभवतः केवल एल्गोरिदम पर निर्भर

ये दो प्रमुख निगरानी कार्य चिकित्सा जांच क्षेत्र की ओर झुकने लगे हैं, जिसका लक्ष्य मध्यम आयु और वृद्ध उपयोगकर्ताओं तथा विशिष्ट स्वास्थ्य निगरानी आवश्यकताओं वाले लोग हैं। हालांकि, इन कार्यों की शुद्धता में काफी भिन्नता होती है।

रक्तचाप निगरानी का समर्थन करने वाली स्मार्टवॉच को उदाहरण के रूप में लेते हुए, वर्तमान में पारंपरिक स्मार्टवॉच केवल हृदय गति की स्थिति का पता लगाने के आधार पर एक सीमा का अनुमान लगाने के लिए ऑप्टिकल सेंसर पर निर्भर रहते हैं। वास्तविक दोलनमापी माप सिद्धांत को अपनाने वाले उपकरण बहुत अधिक विश्वसनीय होते हैं। ऐसी घड़ियों को माप के दौरान कलाई की पट्टी में एक सूक्ष्म वायुबैग शामिल करना चाहिए। इस दृष्टिकोण से कम से कम कुछ संदर्भ महत्व के मान उत्पन्न किए जा सकते हैं।

गैर-आक्रामक रक्त शर्करा निगरानी वाली घड़ियों के बारे में, यह वर्तमान में एक बहुत ही गैर-मानकीकृत सुविधा है। अधिकांश अनुमान प्रदान करने के लिए ऑप्टिकल सेंसर + एल्गोरिदम पर निर्भर रहते हैं, जिन्हें केवल दैनिक शारीरिक निगरानी के लिए एक संदर्भ मान के रूप में माना जाना चाहिए।