4月24日,Apple Watch正式发售,根据媒体报道,预定量远远大于库存量,许多“果粉”又要继续等待了。那么在Apple Watch广告中显示的健康功能,心率检测是如何实现的呢?
Apple Watch利用LED绿光和红外光,以及两种光传感器来检测心率。当其处于15摄氏度(59华氏度)以下的低温时,通过测量绿光的吸收状况来获取更为精准的数据。而高温环境下,比如用户正在健身房里挥汗如雨时,皮肤表面水分增加,由于更多绿光已经被吸收掉,要检测皮下反射的绿光就比较困难,这时Apple Watch就转换到红外光模式。
这种用于血流检测的光学技术,专业上称为“光电容积脉搏波描记法(photoplethysmography)”,简称PPG。绿光PPG跟EKG(心电图)获取的数据更接近。
下图显示的是PPG测量结果和EKG、血压数据的对比情况。可以看出PPG技术上的优势,以及跟EKG数据更为匹配:
心脏平均每分钟跳(bpm)72下。运动过程中,肌肉需要更多氧气,心跳会加速来满足氧气供应;健身时,Apple Watch的心率感应器将心率数据显示在手腕的屏幕上,用户可以随时随地用Heart Rate Glance查看。
Apple Watch的绿光模式每分钟检测一次,而红外光模式每十分钟检测一次,收集用户的心率和脉冲等数据。信息和数据储存在健康应用中,帮助计算用户消耗的卡路里数量,还可以反映运动强度以及运动过程中的心率变化。
Apple Watch是如何检测心率的?
“光电容积脉搏波描记法(photoplethysmography)”的英文单词读起来难,但原理却简单:血液是红色的,反射红光,吸收绿光。Apple Watch结合绿色LED光跟感光光电二极管,检测特定时间手腕处流通的血液量。
心脏跳动的一瞬,手腕处流通的血液量增加,吸收更多绿光;而心跳间隙,吸收的绿光就少一些。Apple Watch上LED光每秒闪动数百次,计算出每分钟的心跳次数,也就是心率。
Apple Watch心率传感器的红外光模式每十分钟检测一次心率。倘若红外系统无法读取足够数据的话,Apple Watch就会自动转换到绿光模式。心率传感器还通过提高LED亮度和采样率来应对信号不足的情况。
正确佩戴方式有助于提高数据准确性
此前一直提到的数据一致性在目前情况下依然无法保证每时每刻都准确。即便在理想条件下,Apple Watch也不能次次保证所有用户都能得到准确的心率数据。一小部分用户的心率数据有可能受到诸多不确定因素的影响,比如表带的松紧度,带表的方式等。但有一些技巧可以帮助Apple Watch保持稳定的工作状态,提高数据准确性。
•手表松紧度
如果Apple Watch佩戴不当,传感器可能无法检测心率。解决方案是:稍稍上紧表带,达到舒适的松紧度即可。
•其他影响因素
其他因素也会影响Apple Watch心率传感器的正常工作,例如皮肤血流(skin perfusion)和运动状态(motion)。皮肤血流是指流经皮肤的血液量,因个人情况和环境影响产生差别,比如在寒冷的环境下健身时,手腕上的皮肤血流量可能过低,导致心率传感器无法读取数据;就运动状态而言,跑步或自行车等节律性运动相比网球和拳击等非节律性运动,更以获取准确的心率数据。
受到上述因素影响,心率传感器状态不稳定时,可将Apple Watch无线连接到外部的蓝牙胸带等心率检测器上。
心率只是Apple Watch用于评估用户运动健身状况的参数之一。Apple Watch会根据不同的健身项目选择最合适的参数。比如在室内跑步时,Apple Watch会采用加速计;在室外骑自行车时,采用iPhone里的GPS。即使用户一天下来并没有健身,Apple Watch也会追踪其他活动的状况。总而言之,Apple Watch不但提供信息,还鼓励通过健身来保持身形和健康。
耳朵脉搏血氧计采集的PPG数据,反映呼吸引起的振幅变化,很有代表性:
检测心率的过程
PPG是通过光学技术获取的体积描记图,测量特定器官的体积。脉搏血氧器将光线照射在皮肤上,获取反映光线吸收变化的数据,描绘出PPG。传统的脉搏血氧器检测真皮和皮下组织的血流量
每个心率周期(cardiac cycle)里,心脏跳动着将血液输送到心脏外围。虽然压力脉冲(pressure pulse)在触及皮肤的瞬间速度有所减缓,但足以使皮下组织的动脉和小动脉扩张。压力脉冲在脉搏血氧计不挤压皮肤的状态下以次峰的形式在静脉丛处体现。
将LED光线照射在皮肤上,再检测有多少光线传输或反射回光电二极管,以此法得到压力脉冲导致的血流量变化的数据,而皮肤血流量受多个生理系统调整。其他循环数据,如呼吸、血容量过低的状况也可在PPG中体现。检测对象不同,PPG的电子波形也会发生变化,且受到脉搏血氧计安装地点和方式的影响。
通过对比PPG中绿光和红外光的反射状况,以及ECG获取的数据,可以评估脉搏率测量的准确性。绿光和红外光的波长分别为525和880nm,实验在25摄氏度的环境中以及皮肤温度低于15摄氏度的条件下进行。反射绿光的PPG获取的脉搏率数据跟ECG RR间期、以及反射红外光的PPG进行了对比。结果显示,在两种温度下,绿光PPG和ECG获取的数据均有很高的关联度。绿光PPG比红外光PPG更具优势,尤其是在温度低于15摄氏度的情况下。
来源:CSDN
为你推荐
资讯 药品附条件批准上市申请审评审批工作程序
附条件批准时,每个附条件批准的适应症单独设置药品注册证书有效期,原则上,在确证性研究完成时限的基础上增加一年。确证性研究完成时限由药审中心在审评中与申请人沟通交流后...
2026-04-26 10:58
资讯 CDE:抗体偶联药物首次申报临床试验药学资料撰写指导原则
本指导原则基于 ICH M4Q( R1)总体框架, 格式体例与之保持一致, 在其框架下结合抗体偶联药物的药学研究特点,细化了 IND 申报药学资料的撰写要求,旨在为该类药物 IN...
2026-04-25 21:39
资讯 蚂蚁健康向医院开放“智慧医疗AI一体化方案” 支持智能体、云陪诊、本地化模型部署
4月25日,在2026中国医院信息网络大会(CHIMA 2026)上,蚂蚁健康面向全国医院及医疗机构推出“智慧医疗AI一体化方案”。
2026-04-25 20:09
资讯 美敦力 5.5 亿美元收购 Scientia Vascular,加码神经血管赛道布局
Scientia Vascular 是专注于神经血管创新器械研发的新兴企业,核心产品管线聚焦颅内血管病变介入治疗领域
2026-04-25 15:50
资讯 聚焦预防接种全龄升级,多方合力开展“成人全周期免疫促进暨带状疱疹公益科普”
4月25日,国家疾病预防控制局在上海举办主题宣传活动,呼吁“预防接种,苗助健康,全民行动”。
2026-04-25 15:41
资讯 超亿元 A 轮融资!奥明星程以 AI4S 定义下一代生物智能基础设施
由深创投与复星医药(复健资本)联合领投,太平股权、广东中医药大健康基金、杭实集团等多家头部投资机构、产业链龙头企业及多地国资跟投。
2026-04-24 18:28
资讯 Cytiva ÄKTA与Biacore系列产品实现本地生产, 以“桐庐样本”赋能生物医药“加速度”
依托桐庐生产基地,Cytiva持续提升本土供应能力,以更短的交付周期与定制化支持,精准匹配中国研发节奏,深度践行“在中国,为中国”承诺
2026-04-24 18:13
资讯 全球首个治疗遗传性耳聋基因疗法获批
4 月 23 日,再生元宣布,美国 FDA 已经加速批准其在研基因疗法Otarmeni(lunsotogene parvec-cwha)上市,该药品成为首个也是目前唯一获批用于治疗遗传性听力损失的基因疗法。
2026-04-24 18:01
资讯 CDE:治疗用重组蛋白药物首次申报临床试验药学资料撰写指导原则
本指导原则基于 ICH M4Q( R1)总体框架, 格式体例与之保持一致, 在其框架下结合治疗用重组蛋白药物的药学研究特点,细化了 IND 申报药学资料的撰写要求,旨在为该类药...
2026-04-24 12:44
资讯 甘李药业GLP-1R博凡格鲁肽Ⅲ期临床试验完成首例受试者给药
4月23日,甘李药业发布公告,博凡格鲁肽(研发代号:GZR18)注射液正在中国开展的适应症成人肥胖患者的中度至重度阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)的Ⅲ期临床试验,于近日成功完成首例...
2026-04-24 10:25
资讯 应世生物再冲港交所 IPO:手握国内唯一 III 期 FAK 抑制剂,专攻肿瘤耐药后市场
公司战略性聚焦黏着斑激酶(FAK)及整合素通路,这些靶点对肿瘤细胞的顽强生存能力至关重要。
2026-04-23 22:00
资讯 华东医药2025年创新收入大增64.2%,2026Q1扣非净利创单季历史新高
2026年4月23日晚间,华东医药(000963 SZ)发布2025年年度报告及2026年第一季度业绩。
2026-04-23 21:45
资讯 默克与谷歌云达成一项10亿美元的AI合作
此次合作,默克期望将自身在药物研发、科学管理、市场运营等方面能力与人工智能、云平台相结合,帮助默克全球约7 5万名员工提升生产力。
2026-04-23 13:00
资讯 神经介入与神经外科植入材料等7类医用耗材分类与代码及医保通用名
近日,国家医保局发布《神经介入与神经外科植入材料等7类医用耗材分类与代码及医保通用名》公开征求意见的公告。
2026-04-23 11:29
资讯 真实生物阿兹夫定与哆希替尼联合疗法最新消息
近日,真实生物在美国癌症研究协会(AACR 2026)年会以壁报形式展示了阿兹夫定与哆希替尼联合疗法的临床前研究成果,标题为标题:Azvudine Combined with Doxitinib,a Potential Therapy for EGFRm+ NSCLC。
2026-04-23 11:07
资讯 华东医药独家商业化产品CXG87上市申请获受理,呼吸治疗赛道布局深化
华东医药股份有限公司(以下简称“华东医药”或“公司”)全资子公司华东医药(杭州)有限公司独家商业化产品CXG87(布地奈德福莫特罗吸入粉雾剂(IV)胶囊型)用于治疗哮喘的药...
2026-04-22 17:53






