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智能手环测心率到底靠不靠谱?让业内专家为你揭秘

作者:simonxly | 时间:2016-4-28 00:06:17 | 阅读:6836| 显示全部楼层
本帖最后由 simonxly 于 2016-4-28 00:08 编辑

本文转载自知乎,原文回答的问题是「各种智能手环(智能穿戴设备)的心率监测功能精准度怎么样?都有哪些技术在里面?」由原作者 超哥 授权转载,著作权归作者所有。利益相关:作者来自埃维手环团队。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

第一种:PPG 光电容积脉搏波描记法原理(Photo Plethysmo Graphy)


简单来说,反射而已,就是利用血液中透光率的脉动变化,折算成电信号,对应就是心率。
sh1.jpg

▲代表产品:Fitbit charge HR & Surge

当一定波长的光束照射到指端皮肤表面时,光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器,在此过程中由于受到指,端皮肤肌肉和血液的吸收衰减作用,检测器检测到的光强度将减弱。其中皮肤、肌肉组织等对光的吸收在整个血液循环中是保持恒定不变的,而皮肤内的血液,容积在心脏作用下呈搏动性变化。当心脏收缩时外周血容量最多光吸收量也最大,检测到的光强度最小。而在心脏舒张时,正好相反,检测到的光强度最大,使光接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化。

为什么经常见到的都是绿光LED?

因为在血液这种红色液体面前,绿光的吸收率是最大的,对于数据判断是比较准确的。

当用户的心脏跳动时,会有更多的血液流过用户的手腕,绿光的吸收量也会越大。在心脏跳动间隙,血液流量减少,导致绿光的吸收也会减少。

举个例子,假设手环的发光数值为100,皮肤肌肉组织吸收恒定的10,血液总吸收为15,那反射后为100-10*2-15=65,然后动脉血过来,红细胞含氧增多,血液总吸收变成了2被,那反射后为50,之后会一直处于65-50-65-50-65-50-65-50-65-50……,通过计算每秒多少次脉冲变化,就得出你的心率。

不知道PPG这种方式有没有看明白呢?

它的原理就决定了它的缺点,如果手环和皮肤直接有很多汗液呢?那数值就会不准确。

如果你的数值是这样变化,65-50-65-50-65-50-66-51-62-50-65等,这也会让机器蒙逼了。

总结来说:

这种方法,测量静息脉搏和正常有规则运动(跑步等)还是比较准的,但对于无规则的运动,如足球羽毛球等无规则运动,举例所说的假设数值会乱蹦,会稍微准确度下降。但也是相差几个数值来说,对于非专业人士,我感觉应该足够了吧。

第二种:心电信号测量,类似ECG(心电图)

这个说的简单点,就是你去医院做过的心电图,其实有点类似。不同的是,医院需要在心口、脚上、手腕上都要加上电极,需要测量更多的数据,而腕式手表就不需要那么多数据,仅仅心率就够了。

简单来说:
sh2.jpg

心脏周围的组织和体液都能导电,因此可将人体看成为一个具有长、宽、厚三度空间的容积导体。心脏好比电源,无数心肌细胞动作电位变化的总和可以传导并反映到体表。在体表很多点之间存在着电位差,也有很多点彼此之间无电位差是等电的。通过收集到的电极变化,经过算法处理,可以还原出很多数值,其中可以还原出心率数值。

▲图片看看就算了,侵权联系我删除

每次心跳,人的体表都会有微小的电极变化,而捕捉到这些电极变化,再经过算法就可以还原出心率跳动的频率。据我所知,手环内,好像jawbong UP 3采用的是心电测量技术,其它大部分都是光电技术。

至于心率带,一般也都采用心电测量,检测体表电极变化,还原出心率数值。
再多说几句,心率带有硬性和软性两种材料,区别很简单,看是不是有柔性薄膜电极。通常情况下,有柔性薄膜电极的数值会准确一点,而且沾点水会更紧密些。(想想我去测量一些对比心率数值时,会偶尔用嘴舔下然后粘上去,画面不敢想象)

为什么要用柔性薄膜点击?

柔性薄膜电极可以紧密地贴住胸部轮廓,光滑的电极表面沾水后会产生很强的吸附性,牢牢地粘附在皮肤表面,大大降低了运动中胸带位移摩擦对心率信号的干扰。目前主流的心率表厂家比如 POLAR 博能,, SUUNTO 松拓, GARMIN 佳明,MIO迈欧等等都有相关产品,我就不做广告了。

心电测量有什么缺点?

想象你做心电图的时候,一次都要百十块钱,凭什么啊?因为数据处理复杂,它测量的电极变化中,不仅仅只有心率数据而已,还有更多的信息,心率只是其中很小的数据,各个组织器官正常和病变情况下的数据也都是不同的。微小的变化,是好事也是坏事,一方面精准,一方面更难把控。


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大神点评3

liugewill 发表于:2017-3-24 12:16:18
好东西,学习了。
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liugewill 发表于:2017-3-24 12:17:43
再来看看。
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高天凡1993 发表于:2017-4-7 12:24:05
真的牛,双手赞成,谢谢了。衡海投资。
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