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“心率”功能是如何爬上几平方厘米的智能手表的?

来源:东莞市德域纵横电子 浏览:46次 时间:2022-10-13

如今的智能手表已经不只是能帮助我们测量步数,还能帮助我们测量心率让我们对健康状况以及运动能力有更深入地了解,可数据本身并不会说话,这指标能反映哪些健康指标呢?如何通过数据更好地了解自己的身体情况呢?是如何让德域的智能手表在心率上发挥作用的呢?

心率的定义比较简单,即心脏每分钟跳动的次数,在英语中常用 bpm作为心率的单位。

对于正常人,心跳和脉搏相对应,一次心跳对应一次脉搏。所以我们通常通过扣触手腕处的脉搏的跳动便能知道心率。那手表又是如何测量的呢?难不成手表上有个压力感受器,感受脉搏跳动时的不同压力来计算脉搏吗?

手表也是根据周期性的脉搏变化推测心率,但手表不是感受压力变化,而是通过光感受血液的变化来得出心率,这种方法的专业名称叫做光电容积描记法。PPG 是 Photo、Plethysmos和 Graphos的复合词。从字面上看,它是一种使用光来记录动脉通过身体部位发生变化的测量方法。

那么,什么是脉搏波呢?脉搏波是指在血液循环过程中,心脏的收缩舒张,血管发生微观变化。PPG 是将这些脉搏波识别为波形的测量方法。简单来说,心脏交替收缩和舒张,血管中的血流量反复增加和减少,血液成分也会发生了变化。此时通过向皮肤发射光源来检测反射或透射光的方法就是 PPG。下图展示了 PPG 测量的基本原理和过程。

德域集团采用的PPG 最为成熟的技术了,测量结果也较为准确。实验结果显示,手表和心电图测量心率的结果相差不大。但是手表测试心率得到的数值一般会比实验室测量的结果偏低

虽然手表在一般人群中测量比较准确,但在部分人群中测量心率会受影响,比如肤色以及肥胖会影响测试结果。Ajmal 使用微血管模型模拟了肤色、肥胖对 PPG 心率测量结果的影响,发现仅考虑肤色变化时 PPG 的数值波动为 10%,而综合考虑肤色和肥胖的影响,PPG 信号波动的结果则高达 61.2%。

 

原因是较深的皮肤具有较高的黑色素会吸收更多的光。再者,肥胖者的皮肤往往比非肥胖者的皮肤更厚,水分更少,血液流动更少导致 PPG 偏差比较大。

心率指标很常见,可以反映的运动健康信息也不少。按照美国心脏协会声明,正常成年人的静息心率(安静时的心率)为 60-100bpm。若静息心率超过 100 次则称为心动过速,低于 60 次则为心动过缓,不规律的跳动则称为心率不齐。


静息心率大于 80,健康风险就会增加。有研究发现,静息心率大于 80bpm,心血管死亡率就会增加 33%,而全因死亡风险会增加 45%。青春期晚期静息心率升高与强迫症、焦虑诊断和精神分裂症的风险增加相关,而心率过低则与药物滥用及暴力倾向相关。

 

但静息心率小于 60 并不一定有健康风险,也可能是训练适应的表现。经常运动的人静息心率可能会低于 60bpm,因为他们的心肌更有力量,每次心跳可以泵出更多的血液,因此以较低的心跳次数就能满足全身的血液循环

心率不仅可以反映健康状况,还常用来反映运动强度。通过运动越剧烈,心跳越快”这一现象,德域集团软件开发团队便根据当前的心率量化我们的运动强度。这也与市面上其它智能手表厂商量化运动强度是同样的原理,随着运动强度的增大,心率不会无限增大,会有一个最大值,一般他们会通过计算运动时的心率和最大心率的比值来确定运动强度。以上便是量化运动强度的秘密,但是德域集团的ODM&OEM业务能根据客户的要求定制优化专属自己的心率监测功能,立于特消费群体的需要,量身定制独特的心率监测功能,更多详情可以前往1688德域实业的官方店铺了解。


能够判断运动强度之后,我们就可以开具运动处方,更有针对性地开展运动。人们经常会好奇哪种运动形式能减肥,只要达到中等强度运动,时间足够,就能减脂。

因此想要减脂,更推荐进行中等强度的运动。没有手表的时候我们需要触摸脉搏获得心率,不能及时的了解心率。而智能手表的出现则很好地解决了这个问题,可以帮助我们测量心率,并评价运动强度。那么又如何根据心率计算运动强度呢?

想要计算运动强度,我们首先要知道如何获得最大心率。在实践中,我们通常使用公式估计最大心率。最大心率最常见的估算公式为:最大心率 = 220 - 年龄。但这个估算方法不是最准确的,使用 206 - 0.7 × 年龄得到的结果更加准确。

 

但为了方便大家能口算出自己的运动强度,我这里使用 220 - 年龄计算最大心率。在知道最大心率之后,就能根据当前心率和最大心率的比值计算运动强度,公式为:运动强度(以百分比表示) = 运动时心率/最大心率,市面上的智能手表厂商包括德域集团背后的计算方式都是基于此公式。

结合减脂的运动处方和上述表格的内容,我们能够发现:目前手表显示的燃脂区间,燃脂效果并不高效手表的燃脂区间为 60%~70%,而燃脂的中等强度对应 64-76% 最大心率。对于已经锻炼一段时间的人来讲,肌肉燃烧脂肪的效率更高,所以需要更接近 76% 最大心率的运动强度才能达到目的。

可以测量心率已经是智能手表的标配,成熟的 PPG 技术也保证了心率测量的准确性。但受限于 PPG 使用光的反射测量心率,佩戴不牢、肤色以及肥胖都会对心率产生较大干扰。但好在心率测量不麻烦,我们可以通过比对自己测量的脉搏和手表的读数,来查看手表的准确性。虽然手表可以准确测量心率,但是现目前手表厂商对于心率区间的划分并不准确。德域集团的软件开发团队也在尽力完善不准确的问题,相信未来将更趋于准确的标准。