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众所周知，心率是运动中极其重要的一项指标，各种智能设备相继推出了心率监测功能，它的准确度如何？用到了哪些技术？

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两种发光二极管：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。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。

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。

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：

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，之所以用绿光是因为绿光对外界温度变化造成的信号漂移是最小的。

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。

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。

作者：王法（知乎用户）

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