动物可穿戴设备设计的20个关键因素：提升犬猫生理健康监测的有效性

本文针对动物可穿戴设备在生理监测中的设计挑战，系统梳理了20个关键影响因素，涵盖测量目标（Why）、动物特征（Who）、参数选择（What）、监测时长（When）、使用环境（Where）及技术方法（How）六大维度。研究通过5Ws+1H框架整合文献分析与实际案例，提出适配犬猫解剖与行为特征的生物传感设计原则，为开发精准、低侵入性监测设备提供理论支撑，对推动动物健康管理的"One Health"理念具有重要意义。

　　

在现代家庭中，宠物犬猫早已超越传统家畜角色，成为重要的情感伴侣。随着"One Health"理念的推进，动物健康监测技术迎来爆发式增长，但现有可穿戴设备多直接套用人用设计，存在测量精度低、动物接受度差等突出问题。毛孩子不会说话，如何让智能项圈真正读懂它们的生理状态？这成为横亘在兽医科学与生物工程领域之间的关键难题。

针对这一挑战，研究人员在《Results in Engineering》发表了一项开创性研究。通过系统分析115篇文献并结合实际项目经验，团队首次建立了包含20个关键因素的动物可穿戴设计框架。该研究采用5Ws+1H方法论（Who-Why-What-When-Where-How），对犬猫生理监测设备的设计要素进行全方位解构，特别关注设备与动物用户的适配性问题。

研究团队运用PRISMA系统评价方法筛选文献，重点分析设备在真实环境中的性能表现。通过构建"穿戴者中心框架"（Wearer-Centred Framework）和"福利能力模型"（Welfare through Competence），将技术参数与动物行为学特征有机结合。案例研究聚焦热应激监测，验证了框架在复杂场景下的适用性。

3.1 Why：测量目标的三重维度
研究将监测目的划分为生理健康、心理健康与工作性能三大类。在心脏监测方面，ECG（心电图）适用于精确诊断，而HRV（心率变异性）更利于评估应激状态。值得注意的是，68%的研究聚焦物理指标，仅12%涉及情绪监测，揭示出动物情感计算的研究空白。

3.2 Who：使用者特征矩阵
通过建立物种-体型-被毛的三维分类体系，研究发现长毛猫的传感器接触阻抗比短毛犬高300%。团队提出"3%体重原则"——设备重量不得超过动物体重的3%，这一标准在柯基犬实验中使设备脱落率降低72%。

3.6 How：生物传感技术谱
对比9类传感方式发现，干电极ECG在运动场景下信噪比降低40%，而PPG（光电容积描记）在耳廓处的测量成功率可达91%。创新性的"磁性阻抗-惯性测量"复合系统解决了胸部变形导致的信号丢失问题。

4.1 设计范式转移
研究揭示了当前设备存在的三大矛盾：临床级精度需求与野外使用环境的矛盾、连续监测要求与电池续航的矛盾、数据丰富性与设备微型化的矛盾。通过热力学模拟显示，将传感器嵌入项圈可使热阻降低15℃，显著提升高温环境下的可靠性。

这项研究的价值不仅在于提出设计框架，更开创了"动物中心设计"（Animal-Centred Design）的新范式。通过建立20个因素的相互作用矩阵，研究者首次量化了测量目标对技术选择的导向作用——例如心理健康监测优先选择非接触式传感器，而运动监测则需要⁹轴惯性测量单元。这些发现为下一代动物可穿戴设备提供了精准设计蓝图，使技术真正服务于动物福利的提升。

正如研究者强调的："最好的动物健康监测设备，应该是让宠物忘记佩戴的设备。"这项研究通过严谨的系统分析，在工程精度与动物行为学之间架起了桥梁，为开发"看不见的技术"奠定了理论基础。随着框架的推广应用，未来或许能实时捕捉猫咪的每一次心跳变化，读懂狗狗每一个焦虑信号，让科技真正成为动物健康的守护者。