蘋果(Apple)近年來在醫療與健康科技領域的布局日益明顯，從Apple Watch到AirPods，各種穿戴設備都逐漸加入了健康檢測功能。最新推出的AirPods不僅有抗噪能力，還可能提供助聽功能。然而，Apple的創新並未止步於此。從最新的專利文件中，可以看到Apple正在為AirPods開發更先進的健康檢測功能，特別是心臟異常檢測。
專利CN117731325A展示一種使用聲學技術，進行心臟測量的創新方法。這項技術的核心在於利用超音波來檢測心臟活動。當使用者佩戴耳機時，設備會從喇叭發出超音波，然後透過麥克風接收從耳道、耳膜、耳廓等表面反射回來的超音波訊號(圖1)。
這項技術的關鍵在於檢測麥克風訊號中超音波相位隨時間的變化。這些變化與超音波從喇叭到麥克風的路徑長度變化相關，而路徑長度的變化，則是由於耳朵表面因心臟活動而產生的微小運動引起的。透過分析這些相位變化，系統可以推斷出使用者的心臟活動，如心率等指標。
專利還描述了幾種處理這些訊號的方法，包括使用外差技術生成近零頻率的訊號，應用機器學習演算法，以及使用低通濾波器來分離出心臟活動相關的訊號。這些技術使得系統能夠在使用者正常使用AirPods的情況下，準確地檢測和分析心臟活動。
另一項專利US20240315584A1則進一步拓展此概念(圖2)，導入更複雜的多重感測器系統，用於更準確地評估心臟健康狀況和預測心臟病理風險。這項專利透過處理耳機麥克風的訊號來確定心臟活動，並應用預測演算法來檢測心臟活動與一種或多種心臟病理之間的關聯。
該方法還包括捕捉第二個訊號，可能來自另一個感測器，如另一隻耳機的麥克風或佩戴在身體其他部位的穿戴設備。透過比較或關聯這兩個訊號的心臟活動，系統可以更準確地檢測心臟病理。
專利中提到的預測演算法可能包括經過訓練的機器學習模型，如神經網絡。這個模型接收使用者的心臟活動數據作為輸入，並基於這些數據檢測心臟病理。系統還可能透過比較心臟活動與心臟病理的參考特徵來進行檢測。
此外，該專利還描述了其他創新功能，包含：
- 透過比較左右耳的心臟活動訊號來檢測頸動脈阻塞。
- 結合耳機和其他可穿戴設備(如智慧手表)的感測器數據來計算脈衝傳輸時間(PTT)，這可用於估算血壓。
- 考慮設備與耳朵的密封程度，以及使用者的姿勢來評估數據的可靠性和準確性。
這些創新表示Apple正在將AirPods轉變為多功能的健康監測工具，有望在早期發現心臟問題方面發揮重要作用。透過結合多種感測器和先進的數據分析技術，未來的AirPods可能會成為個人健康管理的重要工具，為使用者提供全方位的健康監測服務，包括心率監測、心臟病理風險評估、血壓估算等多項功能。
(本文作者為新聚能科技股份有限公司總經理)
參考資料
[2] US20240315584A1 Systems and Methods for Detecting Heart Pathologies
