最强连续心率监测 37度手环评测报告
（原标题：最强连续心率监测，37度手环评测报告）
半年前，37度手环是价格最亲民的心率检测智能设备。而升级固件之后，它又成为了国内首个支持连续心率检测和记录的产品。而该厂商也在最近顺势推出了带有多彩表带的豪华版37度手环。此次评测报告，除了常规的外观和软件体验外，我们主要针对它的心率/血压/呼吸检测进行全面测试。废话少说，现在就来看结果吧：参数重21g，支持IP54级防水，提供黑、红、亮蓝三色表带157mAh电池，正常使用续航为5-7天，可连续心率测量约10小时使用蓝牙4.0，支持7和4.3以上设备外观与做工豪华版37度手环的包装很简洁，背面有参数和配件说明。包装第一层是的手环本体和卡扣，第二层是配件箱和说明书。豪华版包括了两个卡扣式充电底座，抛光的背面挺漂亮，但平时放置很容易被刮花。底座可以使用电脑USB口或手机充电器供电，充满需要1.5小时左右。多一个充电器后，可以在家中和办公室各放一个，不用记着要到哪里充电，用起来会比较省心。包装内还包括红、浅蓝、黑三色的硅胶表带。表带上有统一方向的条纹装饰，其属于偏硬的硅胶，柔韧度和触感都不错。手环正面的点阵装饰的金属盖板，侧边有亮面倒角，颜值较高。弧形背面正中央是硕大的心率传感器和充电触点。手环核心部分体型较大，加上表带之后更像是一只智能手表。硅胶表带和核心部分的咬合紧度很高，即使用力挤压也不可能让核心飞脱。多彩表带的颜色偏亮偏小清新，触感上并没有分别，可以根据喜好自行选择。表带本身是个损耗品，有多几条表带备用也是挺好的。当然，如果表带可以独立购买，而不是强制选定就更好了。对比与佩戴感从左到右分别是心率版手环（外观尺寸和普通版几乎一模一样）、37度手环和的Gear Fit。从左到右分别是42mm表盘版的Apple Watch、37度手环和 G Watch&Urbane。37度手环核心部分的长度甚至已经超过了真正的智能手表，但宽度优势比较明显。手环/手表的佩戴舒适度，与其主体部分的大小、重量和表带宽度直接相关：37度手环的戴起来的感觉和Gear Fit接近，存在感会比最小的小米手环要明显，但略好于体型更大的智能手表。心率传感设备必须戴紧才能正确的测量心率，要说它们戴着有多舒服并不现实。对于很多用户来说，还是需要一段时间才能适应它们的存在感。功能与使用从功能上说，智能手环是戴在身上，用来记录运动状况，偶尔通过振动/指示灯进行提醒的装饰物。它们的传统功能有4个：计步、睡眠监测、振动闹钟和消息推送。37度手环的功能设定相当激进，取消了振动闹钟和消息推送功能，是个完全意义上的检测设备。检测部分，除计步/睡眠和心率之外，还有很少见的血压/呼吸/情绪等检测功能。日常使用通过正面隐藏的指示灯指示工作/充电等状态。续航方面，如果不进行手动测量，正常佩戴可以坚持6、7天。打开下面会说到的连续心率测量后可以坚持10小时。0-100%充电耗时1.5小时左右。续航和Fitbit Charge、Gear Fit等有屏幕/心率的手环接近，比智能手表好，比一代小米手环等没有屏幕的手环产品要弱不少，但已经不是个大问题了。App其整个app也是围绕着检测数据的。主界面罗列检测数据，主动检测功能入口在左侧栏。它和普通手环最大的出入是它提供了周期性的心率监测，每个准点会自动测量一次心率/血压/呼吸等数据，可以像计步器一样，无需干涉地自动测量数据。心率、呼吸、血压监测统计，在数据表中滑动可以查看原数据除去计步和睡眠，它的卖点在很少见的心率、血压、呼吸、情绪/疲劳度检测上。数据的统计非常详尽，有数值直观展示健康度和相应的健康建议。里面的血压值甚至还被做成了曲线与理想状况进行对比。两次连续心率的测量结果对比而新版中加入了连续心率测量功能，打开后心率/血压的检测周期会缩短到几十秒，最后会得到一段时间的心率波动曲线。至于用途和实际体验，我们下面再详细说。计步精确度左到右分别是37度手环、小米手环和三星Gear Fit的计步统计同时佩戴37度手环、心率版小米手环和三星Gear Fit，抽取最有代表性的一天进行对比：计步精确度：37度手环（8963步）和小米手环（9163步）的计步结果比较接近，比三星Gear Fit（7252步）要大不少。不过有趣的是，即便前两者的步数相若，但他们的距离和卡路里统计却有明显的差异。数据统计详细度：小米手环最差，只能记录当天的详细步数，之前的数据最后都会被精简成几个简单的数字；而三星起码会保留一个比较详细的统计表；37度手环的统计表不如三星细致，但会保留每个小时的步数记录，这方面做得比较好。睡眠检测入睡/醒来时间点预测：除了Gear Fit 要手动进出睡眠模式外，另外两个都能自动识别，而且睡眠进出的时间点推断都比较准，误差在5-10分钟之间，表现不错；深浅度睡眠统计：三者都非常接近，37度和小米用的是更直观的小时数标记，而Gear Fit用的是百分比；数据精细度/精确度：三者都基本符合越睡越浅的实际规律，37度手环的统计数据要比小米手环的更精细一点，但比起Gear Fit还是差太远了，后者甚至可以看得出真正的四级睡眠阶段变化。心率与血压测量原理这是37度手环最核心的部分，它是最早支持心率检测的国产手环，而固件升级之后，它还引入了连续心率测量的功能。其采用光学检测的方法：由机器发出光线照射手部皮肤，当血液流经毛细血管，光线亮度（红色的深度）会有轻微变化，传感器检测反射光线的变化，通过算法就可得出心率、血压、呼吸、情绪和疲劳度数据。37度手环在检测心率时，使用上方的两颗绿色LED光源；检测血压与呼吸频率时，使用下方的两颗白色LED光源。光学数据分别由中央的两个光学传感器接收。小米手环、37度手环、Gear Fit的心率传感器大小对比Apple Watch、37度手环和LG G Watch&Urbane的心率传感器大小对比心率传感器的精确度和其光源强度以及接收器灵敏度直接相关。为了提升心率/血压数据的精确度，37度手环塞下了比同行大一大截的心率传感器。情绪与疲劳度检测凭借这个巨型的心率传感器，37度可以测量心率、血压、呼吸频率、情绪和疲劳度5种数据，当中血压和呼吸都是民用产品极少会出现的专业项目。虽然感觉平时预测还算靠谱，但情绪和疲劳度的检测并没有实际的衡量标准，当做健康建议看就好了。心率、呼吸频率和血压检测手环每个整点会进行一次完整测量，每个项目耗时20秒-2分钟之间，最后会连成一整天的数据图。这应该是暂时市面上唯一一款会自动进行心率检测的穿戴设备，同类产品的心率功能需要手动打开或者在锻炼模式中才会打开。37度手环的体验优势是无需干预就能有一天24次的检测数据，这才是心率检测设备应有的形态，比要手动检测的同类产品要人性化多了。但一天的状况变化太多，数据曲线是很难贴近所谓的健康标准的。静止精度使用真正的心率/检测设备进行对比，测试机为Vtion的掌上质检仪。左手同时佩戴Gear Fit、37度手环和自检仪，静止情况下进行多次检测。左侧的手机为37度手环的读数，右侧为自检仪的读数。心率：三者测量的静止心率都在65-67之间。37度手环测量速度比Gear Fit要慢，但读数要更加稳定并接近自检仪的结果。血压：37度手环的血压测试结果也和自检仪非常接近，但前者的读数不如后者稳定，高低压读数有稍微偏大的倾向。呼吸频率：与人工读数对比，多次测量也没有明显差距，甚至人为控制呼吸频率也能有正确的读数，精度和适应能力不错。运动精度测试连续心率测量界面（左一）与数据统计（中间与右图）37度手环的连续心率测量功能，造型类似同类产品的锻炼模式，可以显示实时显示心率和步数。结束锻炼后，除统计数据外，还有心率变化曲线图。这是37度手环自家的最大卖点，在国内暂时是个只此一家的功能。比较特殊的是，即使是这个模式下，心率传感器也不会像同类产品那样常亮，每次测量间会有20秒左右的空档期。这或许就是它在该模式可以跑10小时，同类产品一般只能使用4、5小时的原因。使用运动节奏较为规律的俯卧撑以及爬楼梯作为测试项目。左手佩戴小米手环和37度手环，右手佩戴Gear Fit和Apple Watch。俯卧撑起始心率皆为81-83次/分钟。上排为小米手环、37度手环；下排为Gear Fit和Apple Watch读数。进行了2分钟40个俯卧撑后的读数对比精度：4部设备的读数都在99-105之间，差距较小。检测速度：4部设备的差异明显，最先出现变化的是左下角的Gear fit，紧接着是37度手环，再过了30秒左右小米手环也有正确的读数。而Apple Watch要再等半分钟后才有正确的读数，期间还出现了读数漂移的问题。3分钟爬9层楼梯，在下楼梯时读数，以模拟正常的运动状态。上排分别是小米手环、37度手环、三星S6 edge机带心率传感器读数；下排为Gear Fit和Apple Watch读数。读数稳定速度：依旧是Gear Fit和37度手环最快，其次是小米手环和Apple Watch；精度：Gear Fit和Apple Watch读数最接近，小米手环和37度手环都偏小而且都有数据漂移的问题，当中37度手环更加明显。因为都要戴紧，所以剧烈和长时间运动后，4部设备都会在手上留下痕迹。最明显的是Gear Fit和37度手环（当然这个和它们被戴在了外侧有关），其次是小米手环和Apple Watch。结果分析光电式心率检测设备在运动时，因为检测器和下方皮肤的距离发生变化而影响精度，所以都建议在静止时测量。运动中要有能用的精度，则需要把他们都戴得很紧，最好是甩动手臂也看不到心率传感器的漏光（笔者这种瘦子肉不够，盖不住光感器，运动检测精度会比胖子差一点）。实际运动中，4款产品都有偶尔的读数漂移，但小米手环和37度手环相对更加明显。综合表现最好的是Gear Fit。Apple Watch虽然最终读数还算稳定和准确，然而读数变化和稳定的速度奇慢，1-2分钟才能稳定心率读数，中间可能会错过不少数据；37度手环的最高值偏低，偶尔有数据大幅偏小的数值出现；小米手环的最高值也偏低，而且数据稳定较慢。值得注意的是，它几乎每秒都有读数变动，但读数稳定下来的速度比Gear Fit和37度手环要慢，基本可以认为中间的变动是算法插值。那些高速跳动的数据，大家看看就好。数据统计左为Gear Fit，右为小米手环运动后的数据统计左为Apple Watch爬楼梯时的数据统计，右为俯卧撑时的运动统计它们在锻炼模式下都能连续测量心率。但奇怪的是，Apple Watch、Gear Fit、小米手环并没有把所有的心率数据保留下来，最多只会保留最高最低和平均心率3个数据，运动过程中的很多数据都被白白丢失了。37度手环运动统计，左侧是数值统计，右侧为连续心率曲线图37度手环在心率统计数据上展现出碾压式的优势，整个运动期间的所有心率数据都在其中。可以看到上图中，左侧到中央最高峰，分别是几组俯卧撑的心率，右侧最高峰为爬楼梯的心率。日常情况下的连续心率检测数据左一为夜间睡眠时的心率统计，从心率的高峰甚至可以推断哪几个时间点没睡安稳。中间心率飞升的几个时间点，很可能是发恶梦（也有可能是踢被子时把手环弄松了）。走路和锻炼时的心率数据通过心率曲线的高度和高峰持续时间，以及图表左侧的标注，我们可以了解到自己在做不同运动时的锻炼效率，以此来对运动类型和频度进行调整。这对真正的健身或者减肥用户来说是个非常杀手级的功能。如果检测到该运动可以让你的心率在高位持续较长的时间，说明它的心肺锻炼效果就非常明显，如果心率一直维持低位就只能算是燃脂甚至普通的减压锻炼了。即使不做常规锻炼，这些心率数据对日常生活的改善和指导作用也是非常有意义的（LOL的时候心率会不会太激动了点，跑两步心率就飙飞，是不是该去做下锻炼了？）。虽然只是连续心率测量和数据统计上的改进，但整个心率记录体验就爆飞了99%的心率产品。奇怪的是，国内现在只有37手环有这样的功能，或许其他厂商更多只是把心率当做一个附属功能来做吧。当然，37度手环的体验也还没做到完美的水平。连续心率的数据量庞大，测量时是由手机数据记录的，所以锻炼时还得带上手机才能记录连续心率；其app在查看特定项目时，不能直接左右切换日期，只能在首页手动翻当天的数据，横向对比不方便等都是有待问题。总结分析硬件：37度手环颜值还不错，佩戴手感还可以。充电频率和防水等级也是心率手环正常水平，并没有太大的差别。使用：完全是无需干预的体验，平时偶尔打开app查看周期记录即可，用起来很省心。但没有震动闹钟和通知提醒，更加不可能显示时间（这些都是要等到第二代产品才能填上的坑了）。计步和睡眠精度：国产手环的正常水平，表现略好于小米手环心率版，但和国际大厂还有一定距离。虽然锻炼模式下没有地图和轨迹记录功能，但胜在能保留每天的具体数据；心率/血压/呼吸检测精度：静息下单独测量都较为准确，和专业的仪器的数据接近。而运动测量时刷新和稳定速度较快，要比小米手环和Apple Watch好不少。日常占比最高的中低心率精度和同类产品接近，但最高值上有偏小的问题，暂时未能确认是个例还是算法bug。连续心率检测：这是37度手环独家的功能优势，10个小时连续测量的优势外，可以记录整个过程的心率曲线（但还没有办法查看具体数据），无论对日常生活还是锻炼运动都非常实用。价格：豪华版199元包括额外的2条腕带和1个充电器，对比国外产品价格优势明显，但在国产手环当中其实已经有些偏贵了。作为对比，三星Gear Fit市价998元（最低时间段跌到过500元，但现在很多渠道都没货了）；有心率、震动闹钟和消息提醒的心率版小米手环是99元（他的心率意义不大就是了…）；一大票不知名国产手环价格都在79-200元之间，虽然几乎都没有心率功能，但部分产品连时间显示功能都有了。
37度手环是个真正的健康手环，它也是国内把健康监测做得最专业的手环产品，没有之一。其连续心率检测功能实用度很高，很对数据狂和关注健康用户的口味。从实际体验和功能可用度上，它完全对得起自己的售价。但它真的只有检测功能，增加心率/血压/呼吸的检测功能的代价，是它放弃了震动闹钟、消息推送等常见功能，这是厂家权衡得失之后做出的选择，大家购买之前自行衡量自己的功能需求就好了。
本文来源：雷锋网
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用微信扫描二维码分享至好友和朋友圈各种智能手环（智能穿戴设备）的心率监测功能精准度怎么样？都有哪些技术在里面？
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？用到了那些技术？有哪一些优缺点？目前具有心率监测的设备有（主要指不用带心率带）：1.Microsoft Band2.Adidas miCoach Fit Smart 3.bong 2s4.Fitbit Surge5.6.Jawbone UP 37.Apple Watch8.小米手环光感版9. Polar A360
我是从事可穿戴医疗器械研究和开发的电子工程PhD，难得在知乎上看到自己可以答的专业问题。仅做技术性探讨，即只回答题主第二个问题，不做产品测评（因为我没有买过这些商业化产品）。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。（1）血氧法。如果大家读书时候做过台阶测试（一种心肺功能的体锻测试）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2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。如下图。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。所以题主列举几种运动腕表都没有采用这个方案。（2）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。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。题主所举例的几种运动腕表都是采用这个方法。至于精度嘛。。。除了apple watch（下图）以外，其他几家（上图）都是用的同一款飞利浦的专利传感器。。。。。。唯一能做的花头无非就是加速度仪去补偿运动噪声的算法不同，从我经验出发，应该都大同小异。至于用绿光的原因。高票答主提到的“血液是红的所以用绿光”是扯淡。。。。真正原因是绿光对外界温度变化造成的信号漂移是最小的。参考：Comparison of Reflected Green Light and Infrared
Photoplethysmography，Y. Maeda et al 2008Comparison between red, green and blue light reflection photoplethysmography for heart rate monitoring during motion. Lee j et al, 2013(3)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（不要恶意膜蛤）。（4）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。
看到楼上有PhD从技术角度作答，同为EE的PhD，我也从技术角度回答一下。(1) 我不赞同 同学将 photoplethysmography (PPG)/光电体积信号 的心率估计分为血氧法和光电体积法。因为不存在所谓的血氧法。。。。我们讨论的血氧含量一般指动脉中的血氧含量，正常人的范围是从95%到100%。这个参数不会随心率产生周期性变化。这是因为动脉中始终流淌着尚未给组织供氧的含氧的血，这些血的含氧量主要有心肺来决定，而给组织供氧后含氧量减少的血会进入静脉。如
提到的，随心脏泵血呈现周期性变化得是PPG的接收器(detector)接收到的光强度。这个光强度表征的是所测量位置的血管里的血液体积随心脏泵血的变化。也正是这种血液体积的周期性变化构成了一切利用PPG信号来进行心率估计的基础，无论你利用的是什么光(绿，红，红外)。如图1所示，这是典型的PPG信号，一般都是通过计算相邻周期内特征点间(最简单的比如峰值间)的距离来实现心率估计。
图1 典型的PPG 信号(2) 我不赞同
提到的 “至于用绿光的原因，真正原因是绿光对外界温度变化造成的信号漂移是最小的 “As far as I know, 选择绿光的最大原因是基于信噪比的考虑，正如 提到的那样。具体对比可参照图2。图3给出了波长与搏动程度(pulsations)的关系(不熟悉波长的小伙伴参考图4)。说得简单一点：假设PPG信号 y=a+b*sin(x)+c (PPG信号都是由一个mean和一个波动的量组成)。b就是我们看到的搏动（图1中peak-peak大概是3v)，a是我们看到的mean reflectance(可以对应于图1中的1.7v)，c是噪声。图3中的mean reflectance对应于a，reflectance pulsation对应于b/a，approximate noise level 对应于 c/a.可以看到在绿光的波长附近，b/a最大，并且大于c/a，意味着搏动比噪声要更明显，我们感兴趣的搏动信号更容易被观察到。当然，这个图针对于血管较少的测量位置。当用在血管成分较多的手指尖时，红色和红外的搏动也是通常大于噪声的。不过整体上，绿光都是可以获得更大的搏动幅度从而掩盖掉噪声的影响。
图2 红光和绿光的波形对比
图3 波长与mean reflectance和pulsation的关系
图 4 不同光的波长还有一点小的评论是，该同学提到温度漂移，根据这两篇文章的发表时间(2008年和2013)和引用次数，我的感觉这些大概是使用绿光的额外bonus。还想补充一点是，我们上学时候用血氧的仪器来测量心率都是在运动以后静止的状态下，如果运动的时候来搞，可以想象其诡异的效果。(3) 我不完全赞同
所提到的 血氧监护仪的缺点是在另一端需要接受透射光信号，而导致其使用范围有限，所以没有被选择。在手腕确实难以使用透射光，但我觉得这里的因果有点颠倒。实际上，PPG一直就分两种模式：反射(reflectance-mode)和透射(transmission-mode)。反射就是PPG中的发生器(emitter)和接收器(detector)位于同一侧，主要测量反射回来的光。透射就是这两个器位于两侧，通常由一个夹子固定，现在绝大多数血氧含量的sensor都是透射的。图5中左图为透射模式的PPG，右图为反射模式PPG。图 5 透射和反射模式的PPG透射通常因为contact pressure较大会取得更高的信噪比，其实主要就是类似于sensor固定在皮肤上，不会有相对运动造成的噪声。此外对于测血氧含量的测量，也因为这个较大的contact pressure 可以减少静脉血体积变化的影响(毕竟我们测的动脉中的血氧而不是静脉，静脉中的血氧通常低一些)，从而降低动脉血氧的测量误差，而这一点是反射模式很难做到的。另外PPG通常是用在血管组织结构简单的位置，比如手指，脚趾，耳垂，用在手腕明显会带来很多的技术难题，所以更像是从市场应用的角度考虑。我觉得更大的可能是，公司首先考虑到市场，手腕是更容易被消费者接受的位置，所以选择手腕。然后考虑反射透射，在手腕只能选择反射。再然后，考虑光的波长，选择信噪比更高的绿光。谈到这里，我看有小伙伴回答其公司在用耳机在测心率
。这实际是一个很好的想法，现在市场上已经有几家公司有产品，似乎在layout上要下一番功夫。我觉得耳机最大的优势在于头部的运动是相对小而且简单规则的，不会出现手的那种可能一下就饱和的状况。这种相对容易handle的运动也可以比较容易通过额外的加速度传感器去自适应消除噪声。到这里，我同意 同学提到的各个公司算法应该大同小异，都是加速度计作为reference去自适应滤波。(4)
关于利用PPG血压测量，
提到 “绿光不能测量血压和呼吸。在单独测量心率的时候使用。”我不禁想问，难道红光和红外就可以？目前用PPG估计血压要么是利用PPG信号和连续血压信号波形上的相似性，要么是利用pulse transit time。前者存在一个很难逾越的鸿沟，就是这个顺应性曲线(compliance curve)，见图6。因为PPG毕竟是取决于血液体积，而不是压力。从体积到压力的转移函数(transfer function)不仅仅非线性还不停地改变(伴随交感副交感的活动)。第二种方法，目前来看需要不停的校正(calibration)，而且就连pulse transit time本身都还难以准确测量。
图 6 compliance curve所以，很抱歉的告诉
目前从学术圈子来看，利用PPG的血压估计还是一个需要被解决的问题。。。 离靠谱的产品化应该还有一定的距离。不过如果你不介意压力传感器测血压(就是在手腕来回充放气)，应该效果比PPG好。最后，谢谢小伙伴读到这里。正如
所说，目前做到绝对值很准大概很难，不过其实趋势就很有价值了，这大概不仅仅适用于心率，我想也适用于大部分wearable sensors。还想对 ，抱歉一直在讨论你的观点，其实感谢你第一个跳出来做技术贴，才让我回了一次上知乎以来最长的帖子。不过这大概不是你的area of expertise，难免有不准确的地方。共勉学业顺利。以上。Reference1. Cui et al, In Vivo Reflectance of Blood and Tissue as a Function of Light Wavelength, 19902. Reisner et al. Utility of the Photoplethysmogram in Circulatory Monitoring, 2008
恰好最近在研究类似心率手环分析，然无人邀请自己，容我孤独寂寞冷一会儿。过5赞开始答题。不管到不到5赞，自己都想回答这个问题了。第一种：PPG 光电容积脉搏波描记法原理（Photo Plethysmo Graphy）简单来说，反射而已，就是利用血液中透光率的脉动变化，折算成电信号，对应就是心率。代表产品：Fitbit charge HR & Surge当一定波长的光束照射到指端皮肤表面时，光束将通过透射或反射方式传送到光电接收器，在此过程中由于受到指，端皮肤肌肉和血液的吸收衰减作用，检测器检测到的光强度将减弱。其中皮肤、肌肉组织等对光的吸收在整个血液循环中是保持恒定不变的，而皮肤内的血液，容积在心脏作用下呈搏动性变化。当心脏收缩时外周血容量最多光吸收量也最大，检测到的光强度最小。而在心脏舒张时，正好相反，检测到的光强度最大，使光接收器接收到的光强度随之呈脉动性变化。附上临床的应用论文
为什么经常见到的都是绿光LED？因为在血液这种红色液体面前，绿光的吸收率是最大的，对于数据判断是比较准确的。当用户的心脏跳动时，会有更多的血液流过用户的手腕，绿光的吸收量也会越大。在心脏跳动间隙，血液流量减少，导致绿光的吸收也会减少。举个例子，假设手环的发光数值为100，皮肤肌肉组织吸收恒定的10，血液总吸收为15，那反射后为100-10*2-15=65，然后动脉血过来，红细胞含氧增多，血液总吸收变成了2被，那反射后为50，之后会一直处于65-50-65-50-65-50-65-50-65-50……，通过计算每秒多少次脉冲变化，就得出你的心率。不知道PPG这种方式有没有看明白呢？不熟悉血液循环方式的，可以看下这个，顺便复习下初中学过的血液循环知识。它的原理就决定了它的缺点，如果手环和皮肤直接有很多汗液呢？那数值就会不准确。如果你的数值是这样变化，65-50-65-50-65-50-66-51-62-50-65等，这也会让机器蒙逼了。总结来说：这种方法，测量静息脉搏和正常有规则运动（跑步等）还是比较准的，但对于无规则的运动，如足球羽毛球等无规则运动，举例所说的假设数值会乱蹦，会稍微准确度下降。但也是相差几个数值来说，对于非专业人士，我感觉应该足够了吧。第二种：心电信号测量，类似ECG（心电图）这个说的简单点，就是你去医院做过的心电图，其实有点类似。不同的是，医院需要在心口、脚上、手腕上都要加上电极，需要测量更多的数据，而腕式手表就不需要那么多数据，仅仅心率就够了。简单来说，心脏周围的组织和体液都能导电，因此可将人体看成为一个具有长、宽、厚三度空间的容积导体。心脏好比电源，无数心肌细胞动作电位变化的总和可以传导并反映到体表。在体表很多点之间存在着电位差，也有很多点彼此之间无电位差是等电的。通过收集到的电极变化，经过算法处理，可以还原出很多数值，其中可以还原出心率数值。（图片看看就算了，侵权联系我删除）（图片看看就算了，侵权联系我删除）每次心跳，人的体表都会有微小的电极变化，而捕捉到这些电极变化，再经过算法就可以还原出心率跳动的频率。据我所知，手环内，好像jawbong UP 3采用的是心电测量技术，其它大部分都是光电技术。截图为例至于心率带，一般也都采用心电测量，检测体表电极变化，还原出心率数值。再多说几句，心率带有硬性和软性两种材料，区别很简单，看是不是有柔性薄膜电极。通常情况下，有柔性薄膜电极的数值会准确一点，而且沾点水会更紧密些。（想想我去测量一些对比心率数值时，会偶尔用嘴舔下然后粘上去，画面不敢想象）为什么要用柔性薄膜点击？柔性薄膜电极可以紧密地贴住胸部轮廓，光滑的电极表面沾水后会产生很强的吸附性，牢牢地粘附在皮肤表面，大大降低了运动中胸带位移摩擦对心率信号的干扰。目前主流的心率表厂家比如 POLAR 博能,, SUUNTO 松拓, GARMIN 佳明，MIO迈欧等等都有相关产品，我就不做广告了。心电测量有什么缺点？我擦，必须有啊。想象你做心电图的时候，一次都要百十块钱，凭什么啊？因为数据处理复杂，它测量的电极变化中，不仅仅只有心率数据而已，还有更多的信息，心率只是其中很小的数据，各个组织器官正常和病变情况下的数据也都是不同的。微小的变化，是好事也是坏事，一方面精准，一方面更难把控。详细可以参考@，他更专业，部分图片也是来自他那里的。更多的医学上心电测量的，可以看下他的回答。======================================================================如果你能看到这里，不妨顺便看看这些问答，总有一个适合你：懒得再更新了，也懒得辩论了，苹果写的比我好N多倍。直接看下图私信留言过多，回的慢，见谅私信留言过多，回的慢，见谅
实名反对郭亚超的高票答案中关于血是红的所以选择绿光这种完全信口开河的答案！选择绿光的原因在于其波长在氧和血红蛋白与非氧和血红蛋白匀有较好的吸收系数，这意味着在同样的条件下绿光所获得的脉搏波的信号质量更好，所以更利于计算心率！就心率监测目前已知的主要手段有声，光，电，压四种。1.声 通常是利用超声多普勒原理来检查心脏的搏动，常见的胎心仪就是这一原理。2.光 利用光透射或反射血管内流动的血液（脉搏）来检测脉率，通常情况下是等于心率的。目前绝大部分手环都是这一原理来检测心率。3.电 就是大家通常说的ECG信号，它是有人体心脏搏动而产生的毫伏级电信号，大家看到体检的心电图，心率带等至少需要两个以上电极的设备都属于这种检测原理。4.压 通常使用一个压力传感器来检测脉博搏动的微弱压力信号来检测脉率，有极少手环使用，主要在血压检测中计算血压和脉率。
最近开始健身，利用心率检测运动强度。现在手上有一条迪卡侬心率带和fitbit charge hr 手环，前几天评测了heha qi 手环。
现在在医院工作，经常看监护和血氧饱和度，对光脉搏ppg的心电有一定了解。
大多数手环采用ppg技术，但是ppg的简单原理是心脏间断性的把血泵到外周，皮肤下的毛细血管会间断性的出现多血---少血的变化，根据血红蛋白对光的不同吸收率计算得出心率变化，但是运动的时候，这种变化就会受到运动的干扰（心脏泵出血的多少可能出现改变，绷紧的肌肉也会影响到皮下毛细血管的充盈），这就是最考算法的时候。另外心率失常比如说房颤，也会导致心率和脉搏不一样。
就像上面一个朋友说的，ppg在规律的运动时心率相对准确，不规则运动，或者健身时，和真实性与一致性不好。
说了这么多，都是理论，我发几个对比图让大家有一个感性认识吧。
这是我今天中午健身时，使用心率带和Fitbit对比的图可以看出来一致性非常差，fitbit仅仅能看到一个大致的趋势。但是在骑行的时候，一致性就好多了。可以看出来一致性非常差，fitbit仅仅能看到一个大致的趋势。但是在骑行的时候，一致性就好多了。Fitbit后半程因为皮肤开始出汗，导致心率准确性下降。相反的是，心率带汗越多越是准确（导电性更好了）。而在平静的时候，基本一致。我现在运动的解决方案是，健身是试用心率带，连着手机，利用心率知道运动，平时使用Fitbit监测步数和24小时心率变化和睡眠心率。我现在运动的解决方案是，健身是试用心率带，连着手机，利用心率知道运动，平时使用Fitbit监测步数和24小时心率变化和睡眠心率。
其实fitbit的静息心率很好用，上图可见，国庆这几天休息得好，静息心率也在往下国庆这几天休息得好，静息心率也在往下降。
其他几种ppg手环原理基本一致，不同的是算法和优化的区别，网络评测是微软手环和mio 手环运动时心率最准确，不过没有体验过。但是jawbone up3没有研究过，原理就不太清楚，按理说手环这么小的距离检查心电的电势差非常困难，感觉不太可靠。附上我评测的heha qi手环，
没入手，试答，刨坑了算是。希望能有入手的朋友能进来心率测量有两大方案，一个是光电，靠血管的光反射来监测；一个是监测生物电。两种方案各有优劣，总的来说在运动环境下生物电方式会更加准确，大部分使用光电方式都需要静息状态测量。jawbone是采用的生物电方式，猜测和产品定位在运动手环有很大关系。以jawbone的作风应该会调试到比较准才会发布。补充一句是，对于个体而言，手环的心率监控重要性在于可以连续监测，即使绝对值不准（手环也很难做到特别准），但是相对变化趋势分析起来就会非常有价值
搬运一个小米论坛上的评测原文链接：如下：笔者购入了99元的小米手环的光感版，仅仅比上一代小米手环贵了30元，却多了心率监测这一重要的功能，发售近一周，笔者听到了很多不一样的声音，大家褒贬不一，那么小米手环光感版的心率检测功能到底怎么样呢？他究竟采用什么样的原理，今天就来和大家聊一聊。 目前市面上带心率检测功能的腕带设备数见不鲜，而真正为大家所熟知的设备就屈指可数了，为了检测小米手环光感版的心率检测准确度，笔者特意召集了身边使用心率检测设备的小伙伴们，并且针对这一功能进行了横向对比，Apple Watch，Mio Alpha，Fitbit Charge HR，小米手环光感版。（下图从左至右） 这四款手环（表）均采用了光电式心率传感器，在设备背部紧贴皮肤时，通过心率传感器二极管发出绿光，血液是红色的，反射红光，吸收绿光，传感器根据特定时间内手腕处流通的血液量来检测心率。第一轮测试 在明确了以上这几种设备的测量原理以后，我们开始进行第一轮测试，正常佩戴时的心率检测。▼ 首先出场的是大家熟悉的Apple Watch。在稳定测量两次静息心率后分别得出68次/分和74次/分的结果，数值变化在正常范围内。▼ 其次出场的是来自美国的知名心率表品牌—迈欧 ，Mio Alpha，佩戴在同一人的手臂上检测心率。 同样是稳定测量静息心率，随机抽取了两次结果，67次/分和69次/分，数值反馈出入不大，与前面Apple Watch所得结果较接近。▼ 再次出场的是依然来自美国的知名运动手环品牌—Fitbit，此次加入对比的是Fitbit Charge HR。 经过同样的测量步骤，得出两个静息心率结果，75次/分和68次/分，与Apple Watch和Mio Alpha得出的结果基本一致。 ▼ 最后要出场的就是本次加入对比的新兵蛋子，小米手环光感版，由于小米手环光感版没有采用屏显，所以必须从手机App上查看测量结果，首先下载小米运动App，绑定成功后开始测量心率。 在连续使用小米手环光感版测量心率后得出一组心率区间，63次/分~68次/分，与前三种设备得出的心率结果没有明显出入，说明此次参与对比的设备在正常佩戴时都能稳定且准确地测出心率，在测量过程中可能会因为说话、呼吸节奏等因素造成轻微误差，均属正常现象！第二轮测试 在入手小米手环光感版的这几天里，笔者陆续听到了来自各方不同的声音，其中大部分是关于小米手环光感版能在非正常佩戴状态时检测到心率数据，比如在空气中空测，在液体上流测等等，于是乎笔者也尝试了下，果然会得出数据，然而其他心率检测设备怎么样呢，不妨挨个试试看！场景一：障碍物测试
我们取来身边最常见的卷纸纸芯，把以上几个设备分别以最贴合的方式戴在纸芯筒上，这样就完全以固体障碍物的形式正面挡住了各自的心率传感器。分别测量，随机抽取两个结果如下。▼ Apple Watch：得出74次/分和180次/分，两次数据相差甚大！▼ Mio Alpha：测量数次均失败，无法得到数据！▼ Fitbit Charge HR：随机抽取两个数值，87次/分和97次/分，出入稍大！▼ 小米手环光感版：测量两次，得出80次/分和195次/分，与Apple Watch数据差值相当！场景二：空气测试 参与测试的4部设备全部以最自然的状态侧放静止，保证背部的心率传感器正面没有任何阻挡，测试各设备在自然空气中的心率检测功能。▼ Apple Watch：得出97次/分和183次/分，数值差距依然很大！▼ Mio Alpha：抽取两个数值，165次/分和206次/分，数差明显！▼ Fitbit Charge HR：抽取两个数值，98次/分和99次/分，基本趋于稳定！▼ 小米手环光感版：测量两次，分别得出75次/分和197次/分，数值差距同样与Apple Watch所得结果相当！场景三：流体测试 随手找来常用的花露水，因为花露水的瓶身直径正适合佩戴手环，于是笔者分别把四种设备佩戴在瓶身上使用心率检测功能，依然能得出数据，如下图。▼ Apple Watch：随机抽取两个数值，得出107次/分和215次/分，依然保持较大差距！▼ Mio Alpha：随机抽取两个数值，得出204次/分和120次/分，数值差距依然明显！▼ Fitbit Charge HR：随机抽取两个数值，得出104次/分和131次/分，数值差距不算太大▼ 小米手环光感版：连续测量两次，得出197次/分和178次/分的结果，两次数值都较高，趋于稳定。
经过第一轮的正常佩戴测试，我们可以看出，目前市面主流腕带设备的心率检测功能均能准确检测心率，并且稳定性相当，作为心率检测设备的新生力量，小米手环光感版的表现出乎意料，希望能在功能上逐步完善。
第二轮的场景测试，也就是目前用户吐槽最多的“不佩戴”就能检测心率问题，相信也不用笔者多说了，眼见为实，耳听为虚，参与测试的设备中无一例外都能在各种场景中不同程度的“检测心率”，且能呈现不同的“数据”，关于这种现象，笔者特意查阅了很多资料，并且与光电式心率传感器的原理相结合，得出了一些个人看法，希望能与大家分享。
目前市面上的主流心率手环均采用了同理的测量方法，它的原理并不复杂，即用反射式光电测量法获得桡动脉PPG信号，对PPG信号做快速傅里叶变换，分析频域，实现人体心率的检测。简单的说，就是用一道光照到动脉上，再反射回来，根据反射回来光的变化，计算出人体的心率。 由于人体生理结构、肌肉、血液的颜色等多项因素，绿色光是人体中通过率最高的颜色，因此心率传感器的光源便使用了绿色光，以求达到最小的损耗和干扰。
心率类手环检测的重点在于人体组织，非人体的物体也会读取到一些数据，这是已知和正常的现象，基于光的反射原理得到数据后心率检测会有读数，这个状况无法全部避免，于是会出现心率手环（表）在“空测”的情况下出现心率数据的问题。希望我的理解能让大家对“心率检测”有更深刻的认识！
技术就不谈了，原理不复杂，但不是光有个硬件就行了，算法如何，实际佩戴如何，佩戴者皮肤状况都是额外的扰动因素。下面首先要明确几点：要知道你的OHR水平如何，不是随便找个场合测试就行的，尤其是测什么静息，毫无意义，100多块的产品，静息也不会离谱，基本都是很准的。运动监测要考虑具体的运动复杂度：变化越是剧烈和迅速，越是无规律，则监测效果越惨（以传统心率带为基准），另外基本上最好的OHR产品，也无法检测复杂的球类运动，室内的重训，有氧操等等。因此如果你要监测球类之类的运动，没必要考虑任何OHR产品，掏再多也是浪费钱，就那么简单。此外OHR还比较容易受到外界干扰，一种是带太松或太紧，另一种是很多人忽略的，就是冬天低温时对手部没有进行保温（不带手套）；热身不够的话，部分产品初始阶段容易异常拔高一下，甚至完全无法正常工作。大体说来，监测静息最多30分题（几乎所有产品都能合格），强度平稳的easy-run算60分（难度很低，和心率带结果不会有值得一提的差异，就算有也是短时的，大部分跑表厂商产品都能合格），各类间歇运动（休息时间越短则难度越高）算80分以上题，大部分OHR产品都直接歇菜。以下是个人用过的OHR产品，Scosche Rhythm+，MIO（Garmin 225&Tomtom Runner Cardio），Elevator（Garmin 235），Epson，剩下一些智能穿戴的产品直接不列入讨论了。下面不废话：直接给出各种对比：循环上下楼：楼主从1楼上到14楼（2格1上），然后到14楼乘电梯下来，周而复始，但是其中我做了两个小花样，其中某次上楼时2格1上全力跑上去的，最后一次则是1格1上的，你们可以从小图中看到这两个小差异，至于235的监测结果，有任何价值么？一次间歇运动：rhythm+和心率的对比，这已经是偏离度比较大的一次了，注意到了没有，OHR相对传统心率带有一定的时域延迟，这是任何OHR都无法避免的。第二天，换了Garmin自家的Elevator，到底是什么水平么？完全跟丢了，垃圾而已。第二天，换了Garmin自家的Elevator，到底是什么水平么？完全跟丢了，垃圾而已。间歇跑：间歇跑：Elevator和传统心率的对比，由于ANT+信号不稳定，心率带记录时断时续，不过整体还是看得出的，这里可以体现OHR大部分产品最容易出现的问题，在recovery阶段，极其容易锁死。easy-run：easy-run：这是监测难度相当低的运动，即便如此，以心率带作为参考，Elevator依然完败Rhythm+。下面是235升级到最新5.2固件的表现，测试项目依然是easy-run，但是途中多次暂停喝水，表现不错，但是明显错误还是有一个的。另一次easy-run中，MIO表现也是不错的，和Rhythm+两者差别不大：下面加大难度，全程进行各种变加速，爬坡，强度不断震荡，来感受下Rhythm+的实力吧，什么叫解放束缚，这种水准才是基础。这是今天用Rhythm+监测的HIIT式高抬腿，恢复时间只有15s，以下是监测结果：这是今天用Rhythm+监测的HIIT式高抬腿，恢复时间只有15s，以下是监测结果：上面这个没有对比对象，so下面这个是间隔15s的HIIT，大概冬天时候测的，对比对象是迪卡侬心率带，红色为Rhythm+，虽然非常接近（max和avr HR也完全一致），但可以看出光电的一些小缺陷（比如一些回抽再升高的轨迹）。更多的例子就不举了，现在也懒得用心率带做各种对比测试了，毕竟该测的都测过了，心里都有数了。我个人体验，Rhythm+的确比较突出，也许得益于其非常靠谱的佩戴方式（魔术带），另外在冬天不进行手部保温的情况下，它也是工作最正常的。（225无法正常工作，Tomtom则要热身很长时间）。-------------------------------------------------------------分割线-------------------------------------------------------------以下为近期更新的数据：室内HIIT对比（高抬腿，波比，原地摸高混用，30s+15s模式），Rhythm+ vs 心率带红色为Rhythm+，波动比心率带略大，总体波形差不多，两者平均心率一致，最大心率差1bpm。下面是类似的2次，红色为Rhythm+，更多例子就不举了，也没啥必要了。以下为一些差异略大的：差异最大的倒数第三波运动为开合跳，可能是手部动作比较大导致的（开合跳）。上面这次对比则比较有趣，仔细看就会发现随着强度的提高，之后的各个回合两波的相位差开始有扩大的趋势了。最近的反复测试证明：开合跳似乎是一个难点，光电会呈现锯齿状的上升。注意本次运动的后半段有三次明显的差异之处，这三次都是开合跳，与lss的那张图里如出一辙二更，有人私信问想知道下最新固件的表现，举手之劳，俺马上满足你：235目前升级最新固件5.4版，与心率带又做了一次对比，这次跑步强度总体均匀，但刻意安排一处过隧道口的上下天桥爬坡，以提高一点难度。总览：（红色为FR235，蓝色为心率带）意料之中，两者整体图形无特别大的差别。下面放大图形来看看几处主要差异。意料之中，两者整体图形无特别大的差别。下面放大图形来看看几处主要差异。1、起步阶段，和以往的固件版本一样，上升斜率很剧烈，并且初始阶段会掉下一截。2、第一次过天桥，图形差异明显，和以往类似，依然上升阶段上不去，波动剧烈，下降阶段却锁死了，良久才跟上节奏。2、第一次过天桥，图形差异明显，和以往类似，依然上升阶段上不去，波动剧烈，下降阶段却锁死了，良久才跟上节奏。3、不明原因的短时跳突，经与地图比对，这是一个很平缓的路段，当时也没做什么加速，原因不明。3、不明原因的短时跳突，经与地图比对，这是一个很平缓的路段，当时也没做什么加速，原因不明。4、回来时再度路过这个天桥，问题依旧。4、回来时再度路过这个天桥，问题依旧。总结：虽然garmin每次固件更新都会例行公事地说一句，本次提升准确性云云。但实际上，运动中的心率表现和几个月前真心没啥区别。总结：虽然garmin每次固件更新都会例行公事地说一句，本次提升准确性云云。但实际上，运动中的心率表现和几个月前真心没啥区别。
各位大神们啊，提一个小小的问题。兄弟我认为目前的PPG说白了就是做心率锻炼用用好了，ECG上穿戴才是王道。问题来了：如何消除或减少肌颤对ECG方式采集心率时候的干扰？
佳明这一大家族居然被忽视了，几乎涵盖了所有的运动吧。技术不懂不评论。
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