本文翻译自 Inside Health Wearables: CT Scans of Oura, Dexcom, Omnipod & Jabra，原载于 Hacker News。
健康可穿戴设备：技术与人体的融合
健康可穿戴设备已经成为我们最私人的科技产品——有些人甚至每天晚上都戴着它们入睡。2015 年 Apple Watch 的发布标志着健身追踪正式成为日常生物识别习惯的开端，也为医疗级传感器从诊所走向消费者铺平了道路。如今，这些设备紧贴我们的皮肤，读取我们的生理节律，将微小的生物信号转化为源源不断的数据流。每一个设备都必须在人体最不能容忍错误的环境中安全、精确地运行。
本月，我们决定使用工业 CT 扫描来审视四款定义这一新前沿的产品：智能戒指、连续血糖监测仪、贴身药物注射器和助听器。它们分别代表了医疗与消费设计融合的不同分支。这些设备测量我们的健康、治疗我们的疾病，或增强我们的能力，但归根结底，它们都依赖于同一门学科：通过卓越的工程设计建立信任。
智能戒指：Oura Ring (2025)
Oura 的钛合金戒指在仅仅 2.55 毫米的横截面中隐藏了一台完整的健康计算机。这个连续的环形结构容纳了传感器、电池、天线和控制电子元件，外壳光滑无缝，没有任何螺丝或接缝。让我们来看看内部组件如何在保持舒适性和防水性的同时，完美贴合戒指的弧形结构。
传感器阵列
红外光电二极管和绿色 LED 沿着戒指内壁排列，与皮肤对齐，用于监测脉搏、体温和血容量变化。每个传感器窗口都密封在一层薄薄的聚合物下，在保持光学透明度的同时确保生物相容性，并维持戒指连续、防刮擦的外表面。
柔性电路板
PCB 是一块弧形柔性电路板，上面密布着微型集成电路（IC）、电容和电阻，沿着戒指的内壁排列。这种柔性板架构使 Oura Ring 能够保持圆形，同时分散热量，并最大限度地减少可能在机械应力下导致失效的刚性点。
无线充电线圈
充电线圈沿着戒指的外周运行，与底座充电器进行无线耦合。我们的 CT 扫描显示了一个精细的铜线绕组，采用精确的多层图案排列，以最大化感应效率。这使得可以通过钛合金外壳进行完全充电，无需直接电接触或开口。
定制电池
一个定制形状的锂聚合物电池占据了剩余的内部空间，其轮廓与戒指的形状相匹配。它的位置确保了平衡的重量分布和充电时的均匀热分布。灌封材料将电池和 PCB 与湿气隔离，使设备可以在淋浴和运动时持续佩戴。
连续血糖监测仪：Dexcom G7 (2025)
Dexcom G7 将传感、无线传输和电源管理集成到一个密封的一次性贴片中。设计为可在身体上停留长达 10 天，它在保持舒适和无菌的同时，通过组织间液持续采样血糖水平，并将实时数据传输到智能手机或阅读器。
柔性传感电极
在传感器底部，一根头发粗细的柔性细丝作为血糖传感电极。它只穿透皮肤上层，在周围粘合贴片保持外壳稳定的同时保持位置。在我们的扫描中，我们可以清晰地看到引导这根细丝到达精确深度和角度的部署通道和插入机制。
螺旋天线
一个弯曲的铜天线沿着外壳的内周延伸，通过低功耗蓝牙实现通过外壳和用户皮肤的通信。其螺旋几何结构同时最大化传输效率并最小化尺寸——这是必须确保可靠数据传输而又不增加功耗的设备的关键约束。
锌空气电池
主电池单元位于组件中心，密封在外壳内以防止湿气侵入。这个锌空气纽扣电池在整个佩戴期间同时为传感和无线系统供电。其位置在粘合垫上提供平衡，同时隔离传感电路免受热和电干扰。
柔性电路板
这块印刷电路板处理传感器放大、数据转换和无线控制。微型表面贴装元件位于柔性基板上，优化了厚度和重量。我们的 CT 视图突出了比硬币还小但能够持续数据流传输的外形尺寸中信号走线和电源布线的密度。
贴身药物注射器：Omnipod (2022)
这款可穿戴注射器将微型泵、电子元件和电源集成在一个火柴盒大小的可丢弃外壳中。与血糖监测仪一样，它粘贴在皮肤上。但不同的是，该设备会在数小时内自动输送完整剂量的药物。让我们仔细看看将电脉冲转化为运动的集成柱塞系统、齿轮组和电池。
弹簧驱动针头
注射针位于铰链门下，由弹簧驱动的执行器推动。一旦触发，弹簧帮助针头将塑料套管推入皮肤建立药物通道，然后安全收回。我们的 CT 视图展示了在循环过程中保持对准和无菌的机械锁扣和导向通道。
药物储液器
中央药物储液器直接连接到通过腔室推进的螺纹活塞。活塞由 O 形圈密封，由丝杆控制，以微升增量计量流量。这确保了无论用户运动或方向如何，都能保持稳定、可预测的输注速率。
棘轮齿轮组
棘轮齿轮组将旋转能转化为线性柱塞运动。来自控制电路的每个脉冲驱动活塞的一个微步，由主弹簧的扭力提供动力。在可视化中，我们可以清晰地看到防止倒滑的细齿齿轮和棘爪结构，保证单向药物输送。
三节纽扣电池
三节纽扣电池为一个紧凑的控制板供电，该板包含驱动 IC、传感器和计时电路。系统像一个数字节拍器一样运行，以间隔为执行器供电以输送剂量。PCB 布局平衡了精确控制和最小功耗，确保完整运行而无需充电或更换。
助听器：Jabra Enhance Select 50 (2024)
乍一看这可能像个耳机，在某种程度上确实如此。这款助听器将麦克风、处理器、电池和无线充电塞进了一个比指尖还小的机身中。专为全天佩戴设计，它在舒适度和声学保真度之间找到了微妙的平衡。在其密集的内部结构中有很多值得探索的——分层电路板、微型扬声器和线圈。
双麦克风阵列
主印刷电路板承载着捕获环境声音的双麦克风阵列。这些微型麦克风（在扫描中显示为小圆柱形腔体）将音频馈送到数字信号处理器，后者过滤背景噪声并增强语音。麦克风与处理硬件的近距离最小化了延迟并保持实时声学反馈。
分层电路设计
第二层电路管理充电、电池保护和信号路由。我们的扫描显示了通过微型柔性跳线互连两个 PCB 的精细铜走线。这种模块化电气设计将音频与电源路径分离，以减少可能扭曲声音的干扰。它还允许精确控制锂离子微型电池的充电周期。
无线充电线圈
充电线圈位于单元底部，与其充电盒形成电磁链接。紧密缠绕的铜螺旋确保通过外壳的高效能量传输，无需物理连接器。这种密封的无线系统消除了腐蚀点，并使日常持续充电成为可能，磨损最小。
受话器组件
受话器组件容纳了向耳道传递处理后声音的微型扬声器（或称受话器）。一根细线将其连接到主电子元件，而柔性密封件防止湿气侵入。在这个非破坏性剖面图中，我们看到了声腔的几何形状——它被完美调校，以在一个几乎看不见的封装中平衡音量、清晰度和舒适度。
思考与总结
这些可穿戴设备展示了制造与生物学之间日益模糊的边界。电子元件、传感器和电源系统现在共享着曾经仅限于植入物的微尺度精度。从线圈到密封件，每个功能都必须在人体耐受极限内运行。下一代设备将进一步模糊这一界限，将可穿戴设备从我们”戴上的东西”转变为”我们不再注意到的东西”。
作为开发者，看到这些设备内部的精密工程设计令人印象深刻。工业 CT 扫描技术的进步让我们能够无损地审视这些微型工程的杰作。对于硬件工程师来说，这些案例提供了宝贵的参考：
- 空间优化：每个设备都展示了极致的空间利用，柔性电路和定制形状的电池是关键技术
- 生物相容性设计：密封、无线充电、无外部接口是可穿戴设备的重要特征
- 医疗级精度与消费级设计的融合：这些产品成功地将医疗传感器的精确性与消费者友好的设计结合起来
- 功耗管理：在如此小的封装中实现多天甚至数周的运行时间，需要精细的功耗优化
这些设备代表了健康科技的未来方向——更小、更智能、更融入我们的日常生活。