智能手環(huán)測(cè)心率到底靠不靠譜?智能手環(huán)測(cè)心率的原理
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簡(jiǎn)單來說,反射而已,就是利用血液中透光率的脈動(dòng)變化,折算成電信號(hào),對(duì)應(yīng)就是心率。
▲代表產(chǎn)品:FitbitchargeHR&Surge
當(dāng)一定波長(zhǎng)的光束照射到指端皮膚表面時(shí),光束將通過透射或反射方式傳送到光電接收器,在此過程中由于受到指,端皮膚肌肉和血液的吸收衰減作用,檢測(cè)器檢測(cè)到的光強(qiáng)度將減弱。其中皮膚、肌肉組織等對(duì)光的吸收在整個(gè)血液循環(huán)中是保持恒定不變的,而皮膚內(nèi)的血液,容積在心臟作用下呈搏動(dòng)性變化。當(dāng)心臟收縮時(shí)外周血容量最多光吸收量也最大,檢測(cè)到的光強(qiáng)度最小。而在心臟舒張時(shí),正好相反,檢測(cè)到的光強(qiáng)度最大,使光接收器接收到的光強(qiáng)度隨之呈脈動(dòng)性變化。
為什么經(jīng)常見到的都是綠光LED?
因?yàn)樵谘哼@種紅色液體面前,綠光的吸收率是最大的,對(duì)于數(shù)據(jù)判斷是比較準(zhǔn)確的。
當(dāng)用戶的心臟跳動(dòng)時(shí),會(huì)有更多的血液流過用戶的手腕,綠光的吸收量也會(huì)越大。在心臟跳動(dòng)間隙,血液流量減少,導(dǎo)致綠光的吸收也會(huì)減少。
舉個(gè)例子,假設(shè)手環(huán)的發(fā)光數(shù)值為100,皮膚肌肉組織吸收恒定的10,血液總吸收為15,那反射后為100-10*2-15=65,然后動(dòng)脈血過來,紅細(xì)胞含氧增多,血液總吸收變成了2被,那反射后為50,之后會(huì)一直處于65-50-65-50-65-50-65-50-65-50……,通過計(jì)算每秒多少次脈沖變化,就得出你的心率。
不知道PPG這種方式有沒有看明白呢?
它的原理就決定了它的缺點(diǎn),如果手環(huán)和皮膚直接有很多汗液呢?那數(shù)值就會(huì)不準(zhǔn)確。
如果你的數(shù)值是這樣變化,65-50-65-50-65-50-66-51-62-50-65等,這也會(huì)讓機(jī)器蒙逼了。
總結(jié)來說:
這種方法,測(cè)量靜息脈搏和正常有規(guī)則運(yùn)動(dòng)(跑步等)還是比較準(zhǔn)的,但對(duì)于無規(guī)則的運(yùn)動(dòng),如足球羽毛球等無規(guī)則運(yùn)動(dòng),舉例所說的假設(shè)數(shù)值會(huì)亂蹦,會(huì)稍微準(zhǔn)確度下降。但也是相差幾個(gè)數(shù)值來說,對(duì)于非專業(yè)人士,我感覺應(yīng)該足夠了吧。
第二種:心電信號(hào)測(cè)量,類似ECG(心電圖)這個(gè)說的簡(jiǎn)單點(diǎn),就是你去醫(yī)院做過的心電圖,其實(shí)有點(diǎn)類似。不同的是,醫(yī)院需要在心口、腳上、手腕上都要加上電極,需要測(cè)量更多的數(shù)據(jù),而腕式手表就不需要那么多數(shù)據(jù),僅僅心率就夠了。
簡(jiǎn)單來說:
心臟周圍的組織和體液都能導(dǎo)電,因此可將人體看成為一個(gè)具有長(zhǎng)、寬、厚三度空間的容積導(dǎo)體。心臟好比電源,無數(shù)心肌細(xì)胞動(dòng)作電位變化的總和可以傳導(dǎo)并反映到體表。在體表很多點(diǎn)之間存在著電位差,也有很多點(diǎn)彼此之間無電位差是等電的。通過收集到的電極變化,經(jīng)過算法處理,可以還原出很多數(shù)值,其中可以還原出心率數(shù)值。
每次心跳,人的體表都會(huì)有微小的電極變化,而捕捉到這些電極變化,再經(jīng)過算法就可以還原出心率跳動(dòng)的頻率。據(jù)我所知,手環(huán)內(nèi),好像jawbongUP3采用的是心電測(cè)量技術(shù),其它大部分都是光電技術(shù)。作為21世紀(jì)的新興產(chǎn)物—智能穿戴產(chǎn)品,因其特定的使用場(chǎng)景和佩戴要求,應(yīng)用在該領(lǐng)域的心率監(jiān)測(cè)技術(shù)目前主要有光電容積脈搏波描記法,簡(jiǎn)稱光電法、心電信號(hào)法、壓力振蕩法、圖像信號(hào)分析法等幾類。
至于心率帶,一般也都采用心電測(cè)量,檢測(cè)體表電極變化,還原出心率數(shù)值。