智能穿戴設備的“器官”：心率傳感器

　　授人以魚(yú)不如授人以漁!面對市面上這么多雜亂無(wú)章的“垃圾”，小編不想去誤導讀者的價(jià)值取向和選擇意向。小編我只想從行業(yè)產(chǎn)品本身的功能技術(shù)原理出發(fā)，給大家分享一下小編的個(gè)人見(jiàn)解，希望能對大家在購買(mǎi)時(shí)起到一定的幫助。

　　好了廢話(huà)不多說(shuō)，下面進(jìn)入干貨時(shí)刻。(P.S：部分資料查自網(wǎng)絡(luò ))

　　智能手環(huán)應該是現階段除了VR眼鏡，大家入手最多的智能產(chǎn)品了，因為價(jià)格低廉，普及率也遠遠大于智能手表和其他一些昂貴的智能硬件。而智能手環(huán)可以大體分為帶心率監測功能的手環(huán)和普通手環(huán)，今天小編我就以智能手環(huán)的心率傳感器精準度而言，給大家聊聊這玩意兒的技術(shù)含量!(部分資料查自網(wǎng)絡(luò ))

　　從技術(shù)的角度大體上可以分為兩種類(lèi)型：

　　第一種：PPG 光電容積脈搏波描記法原理

　　(Photo Plethysmo Graphy)

　　簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是反射而已，利用血液中透光率的脈動(dòng)變化，折算成電信號，通過(guò)軟件算法轉換，對應的就是心率。

　　市面上代表的產(chǎn)品：Fitbit charge

　　

 

　　當一定波長(cháng)的光束照射到指端皮膚表面時(shí)，光束將通過(guò)透射或反射方式傳送到光電接收器，在此過(guò)程中由于受到指，端皮膚肌肉和血液的吸收衰減作用，檢測器檢測到的光強度將減弱。其中皮膚、肌肉組織等對光的吸收在整個(gè)血液循環(huán)中是保持恒定不變的，而皮膚內的血液，容積在心臟作用下呈搏動(dòng)性變化。當心臟收縮時(shí)外周血容量最多光吸收量也最大，檢測到的光強度最小。而在心臟舒張時(shí)，正好相反，檢測到的光強度最大，使光接收器接收到的光強度隨之呈脈動(dòng)性變化。

　　那肯定就有人想問(wèn)為什么常見(jiàn)的都是綠色LED?

　　因為在血液這種紅色液體面前，綠光的吸收率是最大的，對于數據判斷是比較準確的。

　　當用戶(hù)的心臟跳動(dòng)時(shí)，會(huì )有更多的血液流過(guò)用戶(hù)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，導致綠光的吸收也會(huì )減少。

　　舉個(gè)例子，假設手環(huán)的發(fā)光數值為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(guò)來(lái)，紅細胞含氧增多，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(guò)計算每秒多少次脈沖變化，就得出你的心率。

　　這種方法的的原理也是它所存在的缺點(diǎn)，如果手環(huán)和皮膚直接有很多汗液呢?那數值就會(huì )不準確。

　　如果你的數值是這樣變化，65-50-65-50-65-50-66-51-62-50-65等，這也會(huì )讓機器蒙逼了。

　　總的來(lái)說(shuō)這種方法測量靜息脈搏和正常有規則運動(dòng)(跑步等)還是比較準的，但對于無(wú)規則的運動(dòng)，如足球羽毛球等無(wú)規則運動(dòng)，舉例所說(shuō)的假設數值會(huì )亂蹦，會(huì )稍微準確度下降。但也是相差幾個(gè)數值來(lái)說(shuō)，對于非專(zhuān)業(yè)人士，小編我感覺(jué)應該足夠了吧。

　　第二種：心電信號測量，類(lèi)似ECG(心電圖)

　　這個(gè)說(shuō)的簡(jiǎn)單點(diǎn)，其實(shí)有點(diǎn)類(lèi)似你去醫院做過(guò)的心電圖。不同的是，醫院需要在心口、腳上、手腕上都要加上電極，需要測量更多的數據，而腕式手表就不需要那么多數據，僅僅心率就夠了。

　　簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，心臟周?chē)慕M織和體液都能導電，因此可將人體看成為一個(gè)具有長(cháng)、寬、厚三度空間的容積導體。心臟好比電源，無(wú)數心肌細胞動(dòng)作電位變化的總和可以傳導并反映到體表。在體表很多點(diǎn)之間存在著(zhù)電位差，也有很多點(diǎn)彼此之間無(wú)電位差是等電的。通過(guò)收集到的電極變化，經(jīng)過(guò)算法處理，可以還原出很多數值，其中可以還原出心率數值。

　　

 

　　

 

　　(圖片看看就算了，如果侵權聯(lián)系我刪除)

　　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(guò)算法就可以還原出心率跳動(dòng)的頻率。據我所知，手環(huán)內，好像jawBong UP 3采用的是心電測量技術(shù)，其它大部分都是光電技術(shù)。截圖為例

　　

 

　　至于心率帶，一般也都采用心電測量，檢測體表電極變化，還原出心率數值。

　　再多說(shuō)幾句，心率帶有硬性和軟性?xún)煞N材料，區別很簡(jiǎn)單，看是不是有柔性薄膜電極。通常情況下，有柔性薄膜電極的數值會(huì )準確一點(diǎn)，而且沾點(diǎn)水會(huì )更緊密些。(想想我去測量一些對比心率數值時(shí)，會(huì )偶爾用嘴舔下然后粘上去，畫(huà)面不敢想象)

　　為什么要用柔性薄膜點(diǎn)擊?

　　柔性薄膜電極可以緊密地貼住胸部輪廓，光滑的電極表面沾水后會(huì )產(chǎn)生很強的吸附性，牢牢地粘附在皮膚表面，大大降低了運動(dòng)中胸帶位移摩擦對心率信號的干擾。目前主流的心率表廠(chǎng)家比如POLAR 博能,, Suunto 松拓, GARMIN 佳明，MIO邁歐等等都有相關(guān)產(chǎn)品，小編我就不做廣告了。

　　那么有人問(wèn)心電測量有什么缺點(diǎn)?

　　這個(gè)必須有啊。想象你做心電圖的時(shí)候，一次都要百十塊錢(qián)，憑什么啊?因為數據處理復雜，它測量的電極變化中，不僅僅只有心率數據而已，還有更多的信息，心率只是其中很小的數據，各個(gè)組織器官正常和病變情況下的數據也都是不同的。微小的變化，是好事也是壞事，一方面精準，一方面更難把控。