据笔者所知，目前市面上具备心率监测功能的智能手环/手表有Microsoft Band、Microsoft Band2、Fitbit Surge、Jawbone UP 3、Apple Watch、小米手环光感版等产品。它们具体都应用了哪些“黑”科技，与常规监测设备有何区别，今天就给大家一一道来。（本文仅做技术性探讨，不做产品测评。）
目前来讲，成熟的心率无创测量手段有血氧法，光电容积法，心电信号法，和动脉压力法。
血氧法：如果大家读书时候做过台阶测试(一种心肺功能的体锻测试)的话，那么一定对这种心率测试方法不陌生。那种夹在食指尖的心率测试仪就是采用这种方案。一般来讲，完整的血氧饱和度仪往往有2种发光二极管，一种波长660nm，是可见光的红光，一种波长900多nm，是红外线。血管中携氧的血红蛋白和不携带氧的血红蛋白，对两种光的吸收率是不同的。如下图。同时，血管中的氧含量，是有消耗——心脏泵血增加——再消耗这样的周期过程的。这个周期刚好与心率是一致的。
图1
血氧法的优势是提供心率和血氧饱和度两种信号。劣势是由于需要在另一端接受透射光信号，那么这部分人体组织就必须足够薄才行，全身上下合适的位置就只有指尖和耳垂。手腕太厚了，可见光根本无法穿透，使用范围比较受限制。上述的运动腕表都没有采用这个方案。
光电体积法：这种方案是追踪可见光(绿光)在人体组织中的反射。通常是有两个绿色LED向手腕发出可见光，然后中间有个光电传感器感应反射光。如下：
知其所以然 | 心率监测原理大起底！
图2
图3
人体的皮肤，骨骼，肉，脂肪等对光的反射是固定值，而毛细血管和动脉静脉由于随着脉搏容积不停变大变小，所以对光的反射是波动值。这个波动的频率就是脉搏，一般也跟心率是一致的。
这种方法只能得到心率信号，但是相对对运动带来的噪声抵抗力比较强，很适合目前的运动腕表。目前市面上运动腕表都是采用这个方法。至于精度嘛。。。除了appleWatch(图3)以外，其他几家(图2)都是用的同一款飞利浦的专利传感器。。。。。。唯一能做的花头无非就是加速度仪去补偿运动噪声的算法不同，从我经验出发，应该都大同小异。
至于用绿光的原因，“血液是红的所以用绿光”的说法是扯淡。。。。真正原因是绿光对外界温度变化造成的信号漂移是最小的。
参考：Comparison of Reflected Green Light and InfraredPhotoplethysmography，Y. Maeda et al 2008 Comparison between red， green and blue light reflection photoplethysmography for heart rate monitoring during motion. Lee j et al，2013
心电信号法：窦房结有节律地控制心脏收缩舒张从而向躯干泵血。这个控制信号是一个电信号(人体神经信号在神经上都表现为电信号)，会逐渐扩散到体表，可以在皮肤通过电极测量。大家去医院一般用的心电仪就是采用这个原理。这个节奏就是心率，除此之外，心电信号还可以为医生诊断提供很多参考信息。
目前市面上最精确的可穿戴心率测量仪器，心率带，也是采用这个方法。
心率带
但是由于心电信号的波长非常长，为了测得足够精度的信号，信号电极和参考电极就必须在躯干空间上隔得足够远。一般是胸上比较远得两点，或者左手和右手，或者手和脚等。腕表就比较难采用这个方案，除非有人愿意同时带两个表。
动脉血压法：这其实是最古老的方法，中医的诊脉。在手腕或者颈部两侧，都可以经皮肤摸到动脉的压力有规律地涨落。通过压力传感器可以将这个信号变成心率。这个方案也是目前商用最不成熟的，原因一是压力传感器需要长期对穿戴者的动脉半压迫，有不适感。二是压力传感器难以以合适的方式固定在皮肤表面：固定地太紧会导致血流不畅，固定地太松又无法实现测量。这个问题在运动腕表设计中表现得格外明显。所以该方法一般只在医院中对手术中手术后的静息病人使用。
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