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智能手環是如何測心率的?一文為你揭秘

[ 來源:科普中國-科學為你解疑釋惑 | 作者:董威 | 發布時間:2020-01-13 | 瀏覽:428次 ]

智能穿戴設備早已經融入我們的生活,最常見的就是智能手環了。智能手環除了具有普通的記錄步數、顯示時間、消息提醒、睡眠監測等功能,還可以實時地進行心率監測。通過心率監測功能,人們可以隨時看到心率變化,對自己身體狀態有所了解,同時心率監測也能起到預警作用。那么,智能手環是如何監測心率的呢?

目前,常見的智能手環監測心率的方法主要有兩種,一是光電透射測量法,另一種是心電信號測量法。所謂光電透射測量法,簡單來說,就是心臟的規律跳動會引起血液透光率的變化,采集這種變化信息并變換為電信號,對應的就是心率信息。在手環接觸皮膚的一端有發生器和光敏接收器,當發生器將一定波長的光束照射到皮膚表面時,光束將通過透射或反射方式返回光敏接收器,在此過程中,光束由于受到手腕皮膚肌肉組織、血液的吸收衰減作用,檢測器檢測到的光,其強度將減弱。

其中,皮膚、肌肉組織等對光的吸收在整個血液循環中是保持恒定不變的,而皮膚內的血液含量在心臟泵血的作用下會呈規律性變化。當心臟收縮時血容量最多,光吸收量達到最大,此時檢測到的光強度最??;而在心臟舒張時正好相反,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性變化。

第二種方法是心電信號測量法,這種方法與醫院常用的心電圖檢測類似,但智能手環只需要檢測心率這一項數據,復雜度較低。人的心臟在每個心動周期中,心房、心室相繼興奮,伴隨著無數心肌細胞的相繼動作,從而會引起電位變化,這些生物電的變化稱為心電,通過檢測心電的周期性變化就可以檢測到心率。每次心跳,人的體表都會有微小的電極變化,智能手環捕捉到這些電極變化,再經過算法就可以還原出心率跳動的頻率,繼而就能實現對心率的實時監測。

本文由北京郵電大學計算機科學與技術研究專業副教授張忠寶進行科學性把關。


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