详解心率监测穿戴设备的原理作用及使用时的注意要点

　　心率通常是指心脏在一分钟内跳动的次数，它反映了在某个特定周期内心脏活动的规律特性。在以前，心率测量基本只用在医学诊断和治疗上，采用的是心电图的测量方式。如今，伴随着智能穿戴热潮的到来与发展，心率测量也开始被用到了穿戴手环及手表上，并逐步成为标配功能。

可提供心率监测的智能手表。资料图

　　心率可穿戴设备的作用

　　穿戴设备的大热，使得心率测量也随之大为盛行。而当前的心率测量无非于两方面的作用：一是反应我们的身体健康状况，及时发现可能与心脏有关的问题。二是对于健身爱好者的运动指导，通过了解心率状况以便对锻炼强度进行控制，避免身体“吃不消”。也许，对一个心率正常的人来说，追踪心率的意义不大。但相信随着移动心率测量技术的发展，便携式心率设备终将在我们的生活中发挥举足轻重的作用。

Apple Watch内置的心率监测元件。资料图

　　可穿戴设备心率测量的原理

　　目前，对于穿戴设备来说主要有两种测量方法，简单来说分别是光学式和电脉冲式。

　　其中，电脉冲测量使用干性电极技术获取人体心电数据，通过峰值检测得到心率，道理和心电图测量如出一辙。而这种测量方式也是较早被用于穿戴式产品开发中，对应的产品主要是心率带。该测量方式的优点是准确度高且不易受其他因素影响。但由于心率带需佩戴在胸前使用，有明显的束缚感，体验性差，因此影响到了其普及的速度。

光学式心率测量原理，资料图

　　在穿戴设备上另一种常见的心率测量是基于名叫“光电容积图”（PPG）的技术。该方法利用了血液对绿光的吸收性，通过测量反射光强的变化来反映血流量的变化，也即心脏的收缩（血流量高，反射光线弱）和舒张（与收缩情况相反），从而得到对应的心率数据。目前，大部分的腕带式心率测量设备都采用了该测量方式，包括Fitbit、Apple Watch和Mio的一系列心率测量产品。

光学式心率可穿戴设备在使用过程中仍需注意一些问题，资料图

　　光学式心率可穿戴设备的现状及使用时的注意要点

　　尽管现在市场上绝大部分的心率测量穿戴设备都采用的是PPG的测量原理，无论是从测量还是使用上来看都比较方便。但唯独在测量精度、稳定性方面却时常表现得不尽如人意，误差较大。

Apple Watch的心率监测。资料图

　　在腕带式心率测量设备的使用过程中，通常会要求携带者佩戴严实，以避免漏光而使得环境光线对测量产生干扰。此外，皮肤的颜色、毛发和汗液也多多少少会对测量造成影响。一般来说，肤色越深的人光线越是难以穿透。而肤色越浅的人，反射光则在明亮的光束下又越容易散掉。为此，我们也从用户反馈中窥得其中端倪。一位Samsung Gear 2的黑人用户表示：肤色深的人根本用不了！我肤色还不算最深的，但是设备却没有一次能正常工作。而当我把传感器移到指尖（手上肤色较浅的地方），设备就能好好运作。

　　影响光学心率测量设备精度的还有另一个重要因素，那就是测量点的选择。由于腕部毛细血管狭窄，当血液循环至此时，流速已经慢了下来，无法真实反映及时心率。从上面的一个例子不难发现，人体指尖也是准确测量心率的一个绝佳位置。甚至有实验显示，在指尖处测量心率的精度要比手腕处高。这主要是因为指尖有一条直通心脏的动脉血管，血液的流速紧随心脏每一次的怦动。而指尖皮肤呈半透明，有利于光的穿透，这进一步方便了光学传感器在指尖的读数。