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可穿戴產(chǎn)品中四種流行的心率監(jiān)測方法

發(fā)布時(shí)間:2015-10-14 責(zé)任編輯:mucowang

【導(dǎo)讀】運(yùn)動中,監(jiān)測心率有利于調(diào)整運(yùn)動量。雖然心率帶是心率監(jiān)測設(shè)備中最為準(zhǔn)確地,但在實(shí)際應(yīng)用中卻略顯雞肋,隨社會發(fā)展,取而代之的便是多功能手環(huán)和手表了。
 

目前成熟的心率無創(chuàng)測量手段有以下四種:
 
 
(1) 血氧法。
  
如果體能測試時(shí)做過臺階測試(一種心肺功能的體鍛測試),那么一定對這種心率測試方法不陌生。那種夾在食指尖的心率測試儀就是采用這種方案。
 
一般來講,完整的血氧飽和度儀往往有2種發(fā)光二極管,一種波長660nm,是可見光的紅光,一種波長900多nm,是紅外線。血管中攜氧的血紅蛋白和不攜帶氧的血紅蛋白,對兩種光的吸收率是不同的。如下圖。
  
同時(shí),血管中的氧含量,是有消耗——心臟泵血增加——再消耗這樣的周期過程的。這個(gè)周期剛好與心率是一致的。
盤點(diǎn)可穿戴產(chǎn)品中 哪種心率監(jiān)測方法最流行?
  
血氧法的優(yōu)勢是提供心率和血氧飽和度兩種信號。劣勢是由于需要在另一端接受透射光信號,那么這部分人體組織就必須足夠薄才行,全身上下合適的位置就只有指尖和耳垂。手腕太厚了,可見光根本無法穿透,使用范圍比較受限制。
  
所以很多運(yùn)動腕表都沒有采用這個(gè)方案。
  
(2)光電體積法。
  
這種方案是追蹤可見光(綠光)在人體組織中的反射。通常是有兩個(gè)綠色LED向手腕發(fā)出可見光,然后中間有個(gè)光電傳感器感應(yīng)反射光。如下:

 
  
人體的皮膚,骨骼,肉,脂肪等對光的反射是固定值,而毛細(xì)血管和動脈靜脈由于隨著脈搏容積不停變大變小,所以對光的反射是波動值。這個(gè)波動的頻率就是脈搏,一般也跟心率是一致的。
  
這種方法只能得到心率信號,但是相對對運(yùn)動帶來的噪聲抵抗力比較強(qiáng),很適合目前的運(yùn)動腕表。
  
至于精度,除了apple watch以外,其他幾家都是用的同一款飛利浦的專利傳感器。。。。。。
  
唯一能做的花頭無非就是加速度儀去補(bǔ)償運(yùn)動噪聲的算法不同。
  
至于用綠光的原因——不是因?yàn)檠菏羌t的,所以用綠光,真正原因是綠光對外界溫度變化造成的信號漂移是最小的。
  
(3)心電信號法。
  
竇房結(jié)有節(jié)律地控制心臟收縮舒張從而向軀干泵血。這個(gè)控制信號是一個(gè)電信號(人體神經(jīng)信號在神經(jīng)上都表現(xiàn)為電信號),會逐漸擴(kuò)散到體表,可以在皮膚通過電極測量。大家去醫(yī)院一般用的心電儀就是采用這個(gè)原理。這個(gè)節(jié)奏就是心率,除此之外,心電信號還可以為醫(yī)生診斷提供很多參考信息。

 
  
目前市面上最精確的可穿戴心率測量儀器,心率帶,也是采用這個(gè)方法。
  
但是由于心電信號的波長非常長,為了測得足夠精度的信號,信號電極和參考電極就必須在軀干空間上隔得足夠遠(yuǎn)。一般是胸上比較遠(yuǎn)得兩點(diǎn),或者左手和右手,或者手和腳等。腕表就比較難采用這個(gè)方案,除非有人愿意同時(shí)帶兩個(gè)表。
  
(4) 動脈血壓法。
  
這其實(shí)是最古老的方法:中醫(yī)的診脈。
  
在手腕或者頸部兩側(cè),都可以經(jīng)皮膚摸到動脈的壓力有規(guī)律地漲落。通過壓力傳感器可以將這個(gè)信號變成心率。
  
這個(gè)方案也是目前商用最不成熟的,原因一是壓力傳感器需要長期對穿戴者的動脈半壓迫,有不適感;二是壓力傳感器難以以合適的方式固定在皮膚表面:固定地太緊會導(dǎo)致血流不暢,固定地太松又無法實(shí)現(xiàn)測量。這個(gè)問題在運(yùn)動腕表設(shè)計(jì)中表現(xiàn)得格外明顯。
  
所以該方法一般只在醫(yī)院中對手術(shù)中手術(shù)后的靜息病人使用。
 
看完文章,你還會好奇運(yùn)動手表、手環(huán)等為什么可以監(jiān)測心率嗎?
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