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 3D打印、能量器械、影像引导、手术器械臂、远程医疗,全国首家!湖南省发布辅助操作类医疗服务价格
湖南省医疗保障局5月14日发布《关于规范整合手术和治疗辅助操作类医疗服务价格项目的通知》,打通了新技术、新设备进入临床应用的关键一公里。
2026-05-18 21:43
资讯 欧洲肥胖大会最新研究:口服减重药orforglipron为长期体重管理提供新思路
5月12至15日,欧洲肥胖大会举行。多国专家反复强调一个事实:肥胖不是简单的意志力问题,而是一种受遗传、代谢、激素、行为和环境等多重因素影响的慢性疾病。
2026-05-18 17:26
资讯 创新医疗器械鼻中隔可吸收钉固定器获批
近日,国家药品监督管理局批准了合肥启灏医疗科技有限公司“鼻中隔可吸收钉固定器”创新产品注册申请。该产品由固钉器和固定钉组成,适用于鼻中隔手术时对合软组织,并连接组织...
2026-05-18 15:55
资讯 达安基因成为广药集团体系成员,股价今日涨停
5月15日,达安基因发布公告披露了公司间接控股股东变更事项的最新进展。相关方已正式签署控股权收购协议,广药集团全资子公司广州广药资本有限公司将成为新的间接控股股东,本次...
2026-05-18 15:49
资讯 首部《IgA肾病临床实践60问》共识正式发布:填补我国IgA肾病实操指南空白
5月14日,在第六届全球华人肾脏病学术大会暨第十三届肾脏病学新进展西湖论坛上,首部《IgA肾病临床实践60问(2026版)》专家共识正式发布
2026-05-18 10:49
资讯 跨越“研发荒漠” 再造增长引擎:罗氏神经科学“金名片”亮相,百年积淀引领千亿蓝海
自1920年代罗氏研发出第一款安眠药爱露耐耳起,罗氏便在神经科学领域埋下了创新的火种。
2026-05-17 19:41
资讯 高原高血压纪录片《高山的回响》云端首映,多方携手共筑高血压防治创新体系
5月17日是世界高血压日,适逢高血压关爱月重要节点,在国家卫生健康委员会的战略指引下,由健康中国研究中心指导、央视网出品、美敦力公益支持的人文纪录片《高山的回响》正式云...
2026-05-17 19:34
资讯 性质严重,益丰大药房和老百姓大药房被国家医保局公开谴责
5月16日,国家医疗保障局发布公告,针对湖南怀化、邵阳、衡阳、株洲及河南郑州等地定点零售药店违规使用医保基金问题开展专项飞行检查,并正式约谈老百姓、养天和、益丰、河南张...
2026-05-17 17:24
资讯 第12批国家药品集采开始信息预填报,共涉及76个产品
5月15日,国家组织药品联合采购办公室发布《关于开展国家组织药品集中带量采购相关药品信息预填报工作的公告》,标志着第12批国家组织药品集中带量采购开始拉开帷幕。
2026-05-16 17:30
资讯 药品试验数据保护9问?为什么中药不适用于数据保护制度? 国家药监局发布 《药品试验数据保护实施办法》
数据保护是指,符合条件的化学药品和生物制品获批上市时,国家药监局对申请人提交的自行取得且未披露的试验数据和其他数据实施保护,给予最长不超过6年的数据保护期。数据保护期...
2026-05-15 18:16
资讯 博腾股份首个欧洲基地遭诺华单方面节约
5月13日,博腾股份(300363 SZ)发布《关于对外投资进展及重大风险提示的公告》,根据公告,其位于斯洛文尼亚的研发生产基地遭到诺华公司(Novartis)的单方面解约,诺华单方要...
2026-05-15 14:43
资讯 甘李药业先后两款胰岛素产品在欧盟获批
5月14日晚间,甘李药业发布公告称,甘李药业股份有限公司及其欧洲全资子公司甘李药业欧洲有限责任公司(Gan&LeePharmaceuticalsEurope GmbH)于近日收到欧盟委员会(EuropeanCo...
2026-05-15 12:00
资讯 2026年度国家医保基金飞行检查正式全面启动
5月14日,国家医保基金飞行检查湖南现场启动会暨警示教育会在长沙召开,这标志着2026年度国家医保基金飞行检查正式全面启动。国家医保局党组成员、副局长黄华波出席会议并讲话。
2026-05-15 08:29
资讯 泰格医药实控人被立案,还拖累了哪些上市公司
5月12日晚间,国内CRO龙头企业泰格医药(300347 SZ;3347 HK)发布公告称,公司实际控制人叶小平、曹晓春收到中国证监会《立案告知书》,二人因涉嫌持股变动相关信息披露违法...
2026-05-14 18:11
资讯 诺贝尔化学奖获得者创办的AI制药公司 Isomorphic Labs 完成21亿美元B轮融资
据国外媒体消息,由谷歌DeepMind孵化、AI制药企业Isomorphic Labs完成21亿美元(约合人民币142 5亿元)B轮融资。
2026-05-14 13:29
资讯 CDE:2025年度药品审评报告
2025 年受理 16130 件技术审评类药品注册申请,以药品类型统计,中药注册申请 2723 件,化学药品注册申请10587 件,生物制品注册申请 2820 件。
2026-05-14 11:54
资讯 欧洲肥胖大会:诺和诺德Wegovy在所有绝经阶段的女性中均实现了显著减重
丹麦当地时间5月12日,诺和诺德公布数据显示,Wegovy(诺和盈)在女性肥胖症患者不同生育生命阶段中均达成了显著且一致的减重效果,涵盖绝经前阶段、绝经期和绝经后阶段[1]。绝...
2026-05-13 12:59
资讯 伊米诺康完成 2.5 亿元 A 轮融资 加速打造全球领先全人源抗体发现平台
本轮融资由维梧资本领投,高脉元航跟投,老股东熙诚金睿、泰煜投资大比例超额追加投资,资金将重点用于核心技术迭代、平台商业化落地与创新能力升级。
2026-05-13 09:58




