盤點可穿戴設備心率監(jiān)測那點事
Apple Watch所采用的心率監(jiān)測是“光電容積脈搏波描記法”,簡稱光電式或透射法,它的原理非常簡單——通過Apple Watch背面配備的綠色LED燈,搭配感光光電二極管照射血管一段時間,由于血液是紅色的,它可以反射紅光而吸收綠光,而在心臟跳動時,血液流量增多,綠光的吸收量會隨之變大,處于心臟跳動的間隙時血流會減少,吸收的綠光也會隨之降低,基于此,就可以根據血液的吸光度來測量心率。
在此之前,包括三星 Gear Fit、Fitbit Surge、Microsoft Band等手環(huán)上也都配備的是光電式心率計,它們從原理和本質上與Apple Watch是沒有差別的,這也就使得它們的問題也同樣是共性的——設備都需要緊貼手腕,并且毛發(fā)不能過于旺盛、不能出汗、也不能在運動時測量。這也就是為何蘋果會建議用戶在進行心率監(jiān)測時讓手表貼緊皮膚的原因,此外,蘋果在介紹中也表示在天冷的情況下,用戶手腕部位的血流量可能不足以監(jiān)測到心率,而且用戶在進行節(jié)率性運動(如:跑步和騎行)時,心率測量的準確性會比無規(guī)則運動(如:網球和拳擊)更加的準確——這些亦都是光電式心率監(jiān)測的局限性所在。
不過可能更令人沮喪的是,由于當血液經過毛細血管流入手腕時,血液流動速度實際上已經減緩了,因此最終的結果也不一定能夠真實反映心率——也就是說,使用 Apple Watch監(jiān)測出的心率數據,最后可能還不如一些手機準確,特別是在手握機器的情況下,由于人的食指指尖有一個動脈血管,而后者能夠和心臟基本保持一樣的頻率。
除了光電式監(jiān)測之外,另一種心率監(jiān)測方式也在一些穿戴設備上普及開來,這就是生物電式,它的核心是借助于生物電阻抗傳感器,通過生物肌體自身阻抗來實現血液流動監(jiān)測,并轉化為具體的心率、呼吸率及皮電反應指數,最終的結果相比較光電式來說會更高一些。像Jawbone UP3上就配備了四個生物電阻抗傳感器。
但是,相比較醫(yī)學上使用心電圖機器(有在醫(yī)院固定檢測用的,也有可以背在患者身上的動態(tài)心電圖記錄儀)來說,目前穿戴設備上所配備的心率監(jiān)測手段仍然不能達到絕對準確。
那么,怎樣才能讓穿戴設備的數據變得準確呢?首先一點是大局上,穿戴設備還需要發(fā)展的更加蓬勃一些,而不是僅局限在腕上設備等少數幾類,例如前不久小米宣布李寧要合作開發(fā)的智能跑鞋,還有一些運動品牌推出的裝配了胸帶心率傳感器的運動服飾這些,就能夠通過對監(jiān)測部位更加精準的覆蓋,來投射和生產出更加可靠的數據。
此外,能極大促進穿戴設備數據準確的還有傳感器和算法,對于前者的選擇,雖然不是越多越好,但很顯然傳感器越多,就能帶來更全面的監(jiān)測效果,目前市售的穿戴設備中,傳感器最多的是微軟的Microsoft Band,達到了十個,而一些國產穿戴設備,部分只配備了一個加速計而已。此外,傳感器也是有高低之分的,例如加速度計就有兩軸和三軸的區(qū)別。
不過,目前由于技術原因,傳感器的發(fā)展還有一段路程要走,非植入式電化學和生物傳感器則是主要的演變方向。此外,在算法上,穿戴設備廠商也有很大改進空間,因為目前幾乎所有的穿戴設備,其算法跟蹤和基于的數據來源都很類似,這就使得穿戴設備無法實現借助于算法確保各種數據的精確,以及反應各種動作和滿足各類用戶。
而只有在上述幾個方面都取得了足夠的進步之后,我們才能獲得和信任所謂的大數據,因為對于后者來說,最重要的不在于多少甚至是有無,而在于是否足夠準確和廣域,只有確保了這一點,才能形成真正可用的數據庫,進而才能實現精確分析匹配,以及應用于運動、健康、醫(yī)療服務上的數據服務。