可穿戴設(shè)備兩大心率傳感器技術(shù)解析
智能手環(huán)應(yīng)該是現(xiàn)階段除了VR眼鏡,大家入手最多的智能產(chǎn)品了,因?yàn)閮r(jià)格低廉,普及率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jiān)測(cè)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(zhǔn)度而言,給大家聊聊這玩意兒的技術(shù)含量!
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201710/367608.htm從技術(shù)的角度大體上可以分為兩種類型:
第一種:PPG 光電容積脈搏波描記法原理
簡(jiǎn)單來說,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(hào),通過軟件算法轉(zhuǎn)換,對(duì)應(yīng)的就是心率。
市面上代表的產(chǎn)品:Fitbit charge
當(dāng)一定波長的光束照射到指端皮膚表面時(shí),光束將通過透射或反射方式傳送到光電接收器,在此過程中由于受到指,端皮膚肌肉和血液的吸收衰減作用,檢測(cè)器檢測(cè)到的光強(qiáng)度將減弱。其中皮膚、肌肉組織等對(duì)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(nèi)的血液,容積在心臟作用下呈搏動(dòng)性變化。當(dāng)心臟收縮時(shí)外周血容量最多光吸收量也最大,檢測(cè)到的光強(qiáng)度最小。而在心臟舒張時(shí),正好相反,檢測(cè)到的光強(qiáng)度最大,使光接收器接收到的光強(qiáng)度隨之呈脈動(dòng)性變化。
那肯定就有人想問為什么常見的都是綠色LED?
因?yàn)樵谘哼@種紅色液體面前,綠光的吸收率是最大的,對(duì)于數(shù)據(jù)判斷是比較準(zhǔn)確的。
當(dāng)用戶的心臟跳動(dòng)時(shí),會(huì)有更多的血液流過用戶的手腕,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(dǎo)致綠光的吸收也會(huì)減少。
舉個(gè)例子,假設(shè)手環(huán)的發(fā)光數(shù)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)脈血過來,紅細(xì)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……,通過計(jì)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(shù)值就會(huì)不準(zhǔn)確。
如果你的數(shù)值是這樣變化,65-50-65-50-65-50-66-51-62-50-65等,這也會(huì)讓機(jī)器蒙逼了。
總的來說這種方法測(cè)量靜息脈搏和正常有規(guī)則運(yùn)動(dòng)(跑步等)還是比較準(zhǔn)的,但對(duì)于無規(guī)則的運(yùn)動(dòng),如足球羽毛球等無規(guī)則運(yùn)動(dòng),舉例所說的假設(shè)數(shù)值會(huì)亂蹦,會(huì)稍微準(zhǔn)確度下降。但也是相差幾個(gè)數(shù)值來說,對(duì)于非專業(yè)人士,小編我感覺應(yīng)該足夠了吧。
第二種:心電信號(hào)測(cè)量,類似ECG(心電圖)
這個(gè)說的簡(jiǎn)單點(diǎn),其實(shí)有點(diǎn)類似你去醫(yī)院做過的心電圖。不同的是,醫(yī)院需要在心口、腳上、手腕上都要加上電極,需要測(cè)量更多的數(shù)據(jù),而腕式手表就不需要那么多數(shù)據(jù),僅僅心率就夠了。
簡(jiǎn)單來說,心臟周圍的組織和體液都能導(dǎo)電,因此可將人體看成為一個(gè)具有長、寬、厚三度空間的容積導(dǎo)體。心臟好比電源,無數(shù)心肌細(xì)胞動(dòng)作電位變化的總和可以傳導(dǎo)并反映到體表。在體表很多點(diǎn)之間存在著電位差,也有很多點(diǎn)彼此之間無電位差是等電的。通過收集到的電極變化,經(jīng)過算法處理,可以還原出很多數(shù)值,其中可以還原出心率數(shù)值。
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)過算法就可以還原出心率跳動(dòng)的頻率。據(jù)我所知,手環(huán)內(nèi),好像jawBong UP 3采用的是心電測(cè)量技術(shù),其它大部分都是光電技術(shù)。截圖為例
評(píng)論