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手环用卫生纸能测心率?抛开适用范围谈功能就是耍流氓

北极蚊子 2018-10-9 19:31

智能穿戴智能设备从诞生以来,主要就围绕着两个方向做功能深化,一个是以记步为代表的运动数据测量,另一方面是以心率为代表的医疗健康数据测量。直到最近的 Apple Watch 4 发布,依旧是围绕着这两个功能做加法。

▲ 图片来自:@深蓝财经

从一开始,智能穿戴智能设备记录数据的准确性就屡遭质疑,比如在微信运动还很火的时候,就一度被玩成了甩手(记步)游戏,当然心率检测这方面也同样无法幸免。昨晚@深蓝财经发布了一条引用知乎图片的微博,内容是用小米手环测量一卷卫生纸却得出了心率读数。再次引发了对智能穿戴设备心率检测可靠性的热议。

▲ 图片来自:@我是静静别问我静静是谁_

一石激起千层浪,随后微博网友纷纷测试自己手中的智能穿戴设备能否重现该状况。答案是肯定的,尽管目前无法确认这个测试的成功率,但从网友的反馈来看,成功用卫生纸得出心率读数的并不在少数。

现在问题来了,为什么会手环的心率检测能在卫生纸上得出数据?那就要从手环最常用的心率检测方式说起了,目前手环上采用的基本都是光电容积脉搏波描记法(PPG)。

简单来说,探测器会发射一定波长的光束照射到皮肤,之后光束会通过透射和反射的方式传到光线接收器,而在这个过程中,由于肌肉和血液对光线的吸收衰减作用,接收到的光线强度会有一定程度的减弱,而皮肤、肌肉和血液对光的吸收基本上是恒定的,最主要影响光线吸收的是皮肤内的血液容积,这个容积大小是随着心脏的舒张与收缩变化的,所以接收器收到的光信号强度也会呈现脉动性变化,再将光信号转化为电信号放大,通过算法就能确定容积脉搏血流和心率变化。

至于为什么心率测量都采用绿光,是因为 对于红色的血液来说绿光的吸收效率最高。

▲ 图片来自:电子发烧友

但为什么卫生纸会测出来心率?回头再去看原理会发现,PPG 测量主要依靠的是光线反射,这其实意味着只要光线反射变化的规律在一定的范围内,就有可能会被算法拟合成心率读数,尽管这时你可能并没有戴在手腕上。所以像卫生纸、杯子、玩偶、水果等绝大部分会反光的事物贴上去都可能会有心率数据。

这个结果乍一看之下很荒谬,觉得这些仪器似乎完全不可信任,但实际上忽略了这些仪器有严格的使用环境和用途。

▲ 图片来自:@飞雪之灵

果壳网科普作者@飞雪之灵也进行了测试,通过三星 S7e 测试心率,虽然也得出了心率读数,但软件上呈现的心率波动为无规律的曲线,不过在某些时候依旧可以强行「找出规律」从而得出心率。他认为厂商应该给测定加上一定的阈值,或者降低算法的拟合强度。另一方面,所有的产品都有使用范围,而手环测量心率的适用范围是戴在手腕上,离开了这个范围内出现错误结果是正常现象,这种「误差」和当年「茶水代尿」检测得出一大堆疾病的闹剧类似,其实都是犯了同样的错误。

自己动手,丰衣足食。爱范儿也赶紧用一卷新鲜的卫生纸进行了测试,Apple Watch 果然不负众望……也得出了心率数据,面对原理上的难题,看来天下智能穿戴设备都一个样。另外今年的 Apple Watch 4 增加了 ECG 心电图和预防房颤等功能,因为房颤也是一种无规律的心率波动,或许在算法测定上有所改进?

从再次测试结果来看,尽管 ECG 心电图等功能还没上线,Apple Watch 4 也和前三代一样也败下阵来。

▲ 图片来自:wikiHow

除了 PPG 测量方法外,还有其他一些测量方法比较常见,比如在医院中是通过电极片直接测量心电信号在体表的微小差距,心率带也是基于同样的原理,虽然在数据上更加精准,但这种方法难以做到小型化和便携化。另外还有血氧法测量,比如三星 S6 自带的光电传感器,不过血氧法对透光性要求较高,多用在测量指尖和耳垂。

尽管目前的智能穿戴设备都有这样的 「Bug」,但其实这件事情在原理上很容易理解,只是在结果上和常识不符,所以让不少人都觉得不可思议。再举一个简单的例子,把体温计放在热水里读数也会马上升到高,水有温度但不代表水有「体温」,同样手环检测的是光线反射而不是真的帮你数心跳,只是在特定范围下这个数据可以反映出你的心跳。

离开了适用范围说功能,就和抛开剂量谈毒性一样,同样是不可取的。

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