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可穿戴设备两大心率传感器技术解析

智能手环应该是现阶段除了VR眼镜,大家入手最多的智能产品了,因为价格低廉,普及率也远远大于智能手表和其他一些昂贵的智能硬件。而智能手环可以大体分为带心率监测功能的手环和普通手环,今天就以智能手环的心率传感器精准度而言,给大家聊聊这玩意儿的技术含量!

从技术的角度大体上可以分为两种类型:

第一种:PPG 光电容积脉搏波描记法原理

简单来说,就是反射而已,利用血液中透光率的脉动变化,折算成电信号,通过软件算法转换,对应的就是心率

市面上代表的产品:迅智M91血压心率手环

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。

那肯定就有人想问为什么常见的都是绿色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

这种方法的的原理也是它所存在的缺点,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。

总的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,小编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,其实有点类似你去医院做过的心电图。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,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。目前来说心率带是最为典型的产品。