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光传感器测到的心率数据可靠吗?

时间:2016-08-22 作者:Charles Murray 阅读:
基于光传感器的心率侦测器在几年前进入市场时,一度被誉为前景看好的新技术,如今却开始在市场上出现一些反弹声浪。
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光传感器用于健身爱好者所谓的“健身追踪器”(activity tracker),为佩戴者提供了舒适的优势,但有些使用者开始质疑其准确度,特别是在运动健身期间。1lPEETC-电子工程专辑

这种健身追踪器使用微型的传感器封装,用于侦测手腕的血流,从来没人料到会有这样的问题。工程师最初将这种腕带的形式视为一种自然且更舒适的替代方案,用于取代目前紧紧围绕在胸间的“心电图胸带”(ECG/EKG strap)。制造商预期,由于这种基于光学的装置采用隐藏式设计,使用者就可能整天穿戴着,无论是走路、站立到坐下与睡眠等活动中都适用。
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FitBit的Charge HR运动手环内建PurePulse技术,采用了光传感器来测量心率(来源:FitBit)1lPEETC-电子工程专辑

“如果你想戴着这个装置睡觉,应该也没问题,而且还可能在你熟睡期间侦测到更好的心率,”FitBit研究副总裁Shelten Yuen指出,“它和EKG胸带是不一样的。大部份的人不会在睡时还戴着EKG胸带,除非怀疑出现什么问题或只是出于好奇。”1lPEETC-电子工程专辑

尽管如此,该技术目前正遭受各方责难,特别是针对它在运动健身期间追踪心率的能力。今年初,一群用户提出了一项集体诉讼,指控FitBit的PurePulse技术并不准确,安全也有问题。当然,FitBit否认了这一说法。1lPEETC-电子工程专辑

不过,早在2014年,就有媒体针对Garmin、Basis、Withings与三星(Samsung)基于光传感器的产品进行分析报导,披露在产品测试期间的问题,以及高达57%的错误心率。1lPEETC-电子工程专辑

用户的评论有好有坏。在FitBit的留言板上,有些用户说这项技术“彻底地不合逻辑”、“不准得太离谱”。有些用户则轻蔑地以‘sitbit’一词来表示它的能力就是无法产生准确的侦测结果。1lPEETC-电子工程专辑

不过,可以肯定的,许多用户仍满意其侦测结果。FitBit留这版上大部份都在运动健身时使用上没问题,甚至说它能够“非常准确地测量我的心率”以及“性能极佳”等。1lPEETC-电子工程专辑

为了了解日益增加的争议,最好先来看看这项技术本身。所有基于光传感器的新装置都采用了光电容积脉波描记法(PPG),其中涉及了通过皮肤发出的光。通常,他们使用发光二极管(LED)发射红外光(IR)。当光线落在手腕上毛细管床等区域后,即反弹回光传感器。数字信号处理器(DSP)和软件算法处理来自光传感器的信号,并与来自加速度计的数据结合,再将其转换成向量以及有意义的读数。1lPEETC-电子工程专辑

但也有人说这项技术略有瑕疵,尤其是与EKG胸带相较时。尽管存在歧见,许多工程师坦承,胸带的确提供较准确的优势,主要是因为该技术的消费版所采用的基础都来自于较传统的EKG技术。因此,这项技还有待更多的时间发展和改进。1lPEETC-电子工程专辑

光学技术和胸带之间的差异点主要就在于生物力学。因为用户是将光传感器装置佩戴在手腕上,而不是像胸带时那样的主干上,光感心率产品在某特定的应用上也较易于出现动态方面的挑战。1lPEETC-电子工程专辑

“使用光感心率(OHR)追踪心率的最理想环境,通常是有节奏的运动(如步行、慢跑和骑自行车)持续较长的活动期间以及适度增加强度,”Mio Global首席技术官Mark Gorelick指出,“在涉及更多不稳定手臂动作的活动和伸展(如打网球、拳击或增强式训练的时间间隔),就较难以取得光感心率信号。”1lPEETC-电子工程专辑

尽管如此,光感测产品制造商仍否认存在准确性的问题,即使在激烈的运动期间。他们辩称胸带和光学技术之间的差别并不大。例如FitBit的Yuen就说,“我们深信我们的心率计在运动健身期间仍有其准确性。我们相当支持它。”1lPEETC-电子工程专辑

编译:Susan Hong1lPEETC-电子工程专辑

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载1lPEETC-电子工程专辑

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