智能手環監測心率是什么原理(圖文)
智能手環在突飛猛進的爆發增長越來越縮小了健康級和醫療級醫用器械直接的距離。心率監測這項原本屬于專業診斷的行為也從醫院走向家庭。那么智能手環監測心率靠譜不靠譜？它到底運用的是什么原理？
1、PPG 光電容積脈搏波描記法原理（PhotoPlethysmoGraphy）
這是在智能手環中運用最多的工作原理，簡單說就是用光的反射，根據血液中透光率的脈動變化，折算成電信號，再運用一定的算法折算成心率。
其依據的原理是一束固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把光傳送到光電接收器，在這個過程中由于受到皮膚肌肉和血液的吸收造成衰減，檢測器檢測到的光強度將減弱。而皮膚、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，但皮膚內的血液容積會在心臟的作用下呈搏動性變化。當心臟收縮時外周血容量最多，光吸收量也最大，檢測到的光強度就最小。而在心臟舒張時，則反之，檢測到光強度最大，使光接收器接收到的光強度隨之呈脈動性變化。
之所以市面上大多數智能手環的 LED 燈是綠色的光，就是因為綠光在紅色的血液中吸收率是最大的，用綠光檢測對數據判斷就最準確。當一個人運動處于比較穩定的狀態時，心率也是比較穩定的。只要檢測到不同時間心臟的脈搏強弱，就可以通過算法計算出其相應的心率。
但是，這僅限于坐下、睡眠、走路、跑步這種運動比較穩定的情況下，如果是加速跑、減速跑、打籃球這種情況下，心率是忽高忽低，這種方法就很難算出準確的心率了。另外，在劇烈運動時，由于皮膚大量出汗，汗液的對光吸收率不是固定的，也會影響測量精度。不過考慮到大多數智能手環的使用者大多數時候不需要檢測劇烈運動時的心率作為健康管理的參數，這項缺陷也就可有可無了。
2、心電信號測量，類似 ECG（心電圖）
這種方法是用人體的電位差進行心率檢測，跟醫院里面做心電圖類似。心臟周圍的組織和體液都能導電，因此可將人體看成為一個具有長、寬、厚三度空間的容積導體。心臟好比電源，每次心跳，心肌細胞的動作都會使人的體表產生微小的電極變化，而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。目前市面上只有極少數智能手環、手表才用這種原理進行工作。
為什么經常見到的都是綠光 LED？
現在心率手環基本都是用的都是光感心率，是通過光的反射原理測試的，一般都會受環境光影響，部分產品對著強光或者全黑是不會有心率數據的心率手環一般采用綠色（歐司朗）搭配上感光光電二極管來檢測任何時刻流經手腕血液的流量。當用戶的心臟跳動時，會有更多的血液流過用戶的手腕，綠光的吸收量也會越大。在心臟跳動間隙，血液流量減少，導致綠光的吸收也會減少。通過復雜精密的算法將心率信號有效監測并提取出來，大多使用 NXP 原相心率。
因為在血液這種紅色液體面前，綠光的吸收率是最大的，對于數據判斷是比較準確的。當用戶的心臟跳動時，會有更多的血液流過用戶的手腕，綠光的吸收量也會越大。在心臟跳動間隙，血液流量減少，導致綠光的吸收也會減少。
舉個例子，假設手環的發光數值為 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，然后動脈血過來，紅細胞含氧增多，血液總吸收變成了 2 被，那反射后為 50，之后會一直處于 65-50-65-50-65-50-65-50-65-50……，通過計算每秒多少次脈沖變化，就得出你的心率。
