手環(huán)測(cè)心率的原理
手環(huán)測(cè)心率的原理通常是通過(guò)光電傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō),手環(huán)內(nèi)的LED發(fā)射器會(huì)發(fā)出一束綠光或紅光,并照射到皮膚上。當(dāng)心臟收縮時(shí),血液流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致皮膚上的血管擴(kuò)張和收縮,改變光的吸收和反射。手環(huán)內(nèi)的光電傳感器會(huì)不斷地接收反射回來(lái)的光,并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。手環(huán)內(nèi)的芯片會(huì)對(duì)接收到的電信號(hào)進(jìn)行處理,通過(guò)算法進(jìn)行濾波去除噪聲,并得到一個(gè)穩(wěn)定的信號(hào)。根據(jù)這個(gè)信號(hào),手環(huán)內(nèi)的芯片會(huì)運(yùn)用特定的算法和模型來(lái)計(jì)算出心率數(shù)值。這些算法可以通過(guò)檢測(cè)光信號(hào)的周期性變化來(lái)確定心臟的跳動(dòng)頻率。最后,手環(huán)會(huì)將計(jì)算出的心率數(shù)值顯示在屏幕上供用戶查看。
需要注意的是,手環(huán)的心率檢測(cè)原理是通過(guò)光電傳感器檢測(cè)皮膚血管的脈沖變化來(lái)獲得,所以準(zhǔn)確度可能受到手環(huán)佩戴位置、環(huán)境光強(qiáng)度、手環(huán)本身質(zhì)量等因素的影響。在某些情況下,如高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)或佩戴位置不準(zhǔn)確時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致心率數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。因此,在使用手環(huán)心率檢測(cè)功能時(shí)應(yīng)注意參考和確認(rèn)其他數(shù)據(jù),如手動(dòng)檢測(cè)脈搏等。
目前市面上的大多數(shù)運(yùn)動(dòng)手環(huán)都采用PPG(PhotoPlethysmoGraphy)光電容積脈搏波描記法原理來(lái)監(jiān)測(cè)心率。這種方法是通過(guò)測(cè)量血液對(duì)特定波長(zhǎng)的光的吸收程度來(lái)檢測(cè)心率。當(dāng)心臟跳動(dòng)時(shí),血管會(huì)擴(kuò)張和收縮,導(dǎo)致血液流量發(fā)生變化,從而改變對(duì)光的吸收程度。手環(huán)內(nèi)的傳感器會(huì)檢測(cè)這種變化,并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào),最終通過(guò)算法計(jì)算出心率數(shù)值。除了PPG原理外,還有一些高端的手環(huán)采用了心電信號(hào)測(cè)量法,類似于醫(yī)院的心電圖原理,通過(guò)測(cè)量人體電位差來(lái)檢測(cè)心率。手環(huán)測(cè)心率的原理主要是通過(guò)光電傳感器檢測(cè)皮膚血管的脈沖變化來(lái)獲得心率數(shù)據(jù)。雖然這種方法已經(jīng)比較成熟,但仍需要注意一些影響準(zhǔn)確度的因素,如佩戴位置、環(huán)境光強(qiáng)度等。同時(shí),隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,未來(lái)手環(huán)測(cè)心率的準(zhǔn)確性和精度還有望進(jìn)一步提高。
簡(jiǎn)單介紹一下智能手環(huán)測(cè)量心率的主要原理,采用光電容積脈搏波描記法(PPG,Photoplethysmography)和/或光體積變化描記技術(shù)。
1. **光電容積脈搏波描記法 (PPG):**
- PPG技術(shù)利用特定波長(zhǎng)的LED光源(通常是綠光或紅外光)照射到手腕皮膚下的毛細(xì)血管中。
- 血液中的血紅蛋白對(duì)特定波長(zhǎng)的光具有吸收特性,當(dāng)心臟收縮時(shí),動(dòng)脈血流量增加,血液在血管中的透光率降低,反射回傳感器的光強(qiáng)度也會(huì)相應(yīng)減少。
- 心臟舒張時(shí),動(dòng)脈血流量減少,透光率提高,反射回的光強(qiáng)度增大。光電傳感器接收并轉(zhuǎn)換這種因血流波動(dòng)引起的光強(qiáng)度變化為電信號(hào)。
- 根據(jù)這些信號(hào)的變化頻率,就可以計(jì)算出心率。
2. **心電圖法(ECG/EKG)**:
- 盡管在小型可穿戴設(shè)備如手環(huán)上較少采用,但部分高級(jí)手環(huán)可能集成了干性電極技術(shù)來(lái)捕捉微弱的心電信號(hào)。
- 當(dāng)心臟跳動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生生物電信號(hào),通過(guò)貼緊皮膚的電極可以檢測(cè)到這些信號(hào),并通過(guò)算法分析得出心率。
總的來(lái)說(shuō),大部分智能手環(huán)主要使用的是PPG技術(shù),因?yàn)樗m用于小巧輕便的設(shè)備,并且能夠在非侵入性的情況下持續(xù)監(jiān)測(cè)用戶的心率數(shù)據(jù)。而心電圖法由于其要求電極之間有一定的距離以獲得清晰信號(hào),通常在需要更精確測(cè)量和醫(yī)療級(jí)應(yīng)用的場(chǎng)合下使用較多。