关于可穿戴设备心率监测的那点事

Apple Watch所采用的心率监测是“光电容积脉搏波描记法”，简称光电式或透射法，它的原理非常简单——通过Apple Watch背面配备的绿色LED灯，搭配感光光电二极管照射血管一段时间，由于血液是红色的，它可以反射红光而吸收绿光，而在心脏跳动时，血液流量增多，绿光的吸收量会随之变大，处于心脏跳动的间隙时血流会减少，吸收的绿光也会随之降低，基于此，就可以根据血液的吸光度来测量心率。
在此之前，包括三星 Gear Fit、Fitbit Surge、Microsoft Band等手环上也都配备的是光电式心率计，它们从原理和本质上与Apple Watch是没有差别的，这也就使得它们的问题也同样是共性的——设备都需要紧贴手腕，并且毛发不能过于旺盛、不能出汗、也不能在运动时测量。这也就是为何苹果会建议用户在进行心率监测时让手表贴紧皮肤的原因，此外，苹果在介绍中也表示在天冷的情况下，用户手腕部位的血流量可能不足以监测到心率，而且用户在进行节率性运动（如：跑步和骑行）时，心率测量的准确性会比无规则运动（如：网球和拳击）更加的准确——这些亦都是光电式心率监测的局限性所在。

不过可能更令人沮丧的是，由于当血液经过毛细血管流入手腕时，血液流动速度实际上已经减缓了，因此最终的结果也不一定能够真实反映心率——也就是说，使用 Apple Watch监测出的心率数据，最后可能还不如一些手机准确，特别是在手握机器的情况下，由于人的食指指尖有一个动脉血管，而后者能够和心脏基本保持一样的频率。

除了光电式监测之外，另一种心率监测方式也在一些穿戴设备上普及开来，这就是生物电式，它的核心是借助于生物电阻抗传感器，通过生物肌体自身阻抗来实现血液流动监测，并转化为具体的心率、呼吸率及皮电反应指数，最终的结果相比较光电式来说会更高一些。像Jawbone UP3上就配备了四个生物电阻抗传感器。

但是，相比较医学上使用心电图机器（有在医院固定检测用的，也有可以背在患者身上的动态心电图记录仪）来说，目前穿戴设备上所配备的心率监测手段仍然不能达到绝对准确。

那么，怎样才能让穿戴设备的数据变得准确呢？首先一点是大局上，穿戴设备还需要发展的更加蓬勃一些，而不是仅局限在腕上设备等少数几类，例如前不久小米宣布李宁要合作开发的智能跑鞋，还有一些运动品牌推出的装配了胸带心率传感器的运动服饰这些，就能够通过对监测部位更加精准的覆盖，来投射和生产出更加可靠的数据。

此外，能极大促进穿戴设备数据准确的还有传感器和算法，对于前者的选择，虽然不是越多越好，但很显然传感器越多，就能带来更全面的监测效果，目前市售的穿戴设备中，传感器最多的是微软的Microsoft Band，达到了十个，而一些国产穿戴设备，部分只配备了一个加速计而已。此外，传感器也是有高低之分的，例如加速度计就有两轴和三轴的区别。

不过，目前由于技术原因，传感器的发展还有一段路程要走，非植入式电化学和生物传感器则是主要的演变方向。此外，在算法上，穿戴设备厂商也有很大改进空间，因为目前几乎所有的穿戴设备，其算法跟踪和基于的数据来源都很类似，这就使得穿戴设备无法实现借助于算法确保各种数据的精确，以及反应各种动作和满足各类用户。

而只有在上述几个方面都取得了足够的进步之后，我们才能获得和信任所谓的大数据，因为对于后者来说，最重要的不在于多少甚至是有无，而在于是否足够准确和广域，只有确保了这一点，才能形成真正可用的数据库，进而才能实现精确分析匹配，以及应用于运动、健康、医疗服务上的数据服务。

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