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健身技术概述:心率监测

2016年2月2日通过亚历克斯Udanis

与过去的基本计步器相比,可穿戴健身技术已经取得了长足的进步。

仍然是我的心。

与过去的基本计步器相比,可穿戴健身技术已经取得了长足的进步。这是一个相对广泛的类别,可以从简单的可穿戴计步器到旗舰智能手表。今天可穿戴健身技术与无数令人敬畏和令人兴奋的传感器和软件包装。其中最尖端类别之一是心率传感器和传感器融合方法,它们用于提高数据质量。

几年前,在手腕上佩戴紧凑型心率传感器的想法还闻所未闻,而更大的传感器通常只用于一些健身器材和医疗用途。今天的心率监测器是许多制造商的创新领域。

现在,大多数可穿戴设备都使用一种名为光体积描记术(PPG)的心率测量方法。在其简单形式中,PPG的工作原理是从led中发射出一种波长的光,通常是绿色的,然后用光电二极管测量有多少光被反射回来。动脉中的血容量越高,反射的光就越多。为了有效地测量心率,传感器每秒测量100次。PPG传感器的数据可以用一个小幅度的有偏锯齿波来近似。下图显示了PPG传感器的输出:

具有可穿戴技术和基于PPG的心率监视器的大缺陷是数据可以通过用户的移动来损害。为了解决这个问题,有几家公司提出了独特的解决方案。

覆盖的解决方案Fitbit的专利#8945017是使用来自其他传感器的数据来优化心率监测的方法。该专利讨论了两种获取心率数据的方法:一种是在用户活动时,另一种是在用户静止时。健身追踪器使用加速器信息来确定用户是否在运动。为了在用户移动时提供更好的数据,该设备将以消耗额外电力为代价提高采样率。如果没有检测到运动,传感器将以较低的速率采样以节省电力。下图来自Fitbit的专利:

另一个改善可穿戴心率监测器数据的解决方案是苹果公司的专利申请我们2015102589 A1.苹果的解决方案使用了两个独立的PPG传感器。然后,该设备会查看来自传感器的信息,并将它们进行比较,以努力消除噪声。该专利声明“……两个光传感器位于一条平行于血液脉搏波方向的线上....,看看Apple Watch的背面,就可以看到这个传感器是如何实现的。

相比之下,最早涉足可穿戴技术市场的公司之一,极电与其他公司使用的PPG相比,该公司使用的是心电图(ECG)技术。使用心电技术的一大好处是,当用户在运动时,该技术更准确。更高的准确性是因为传感器产生的数据往往能更清晰地显示心率。Polar是首批在1982年推出PE2000运动测试仪的公司之一,该公司目前仍是可穿戴设备市场的一员。极地的专利US6775566 B2讨论了在用户胸部和手腕上的各种形式的可穿戴物中的ECG技术的用途。今天极性销售PPG和ECG技术的可穿戴性。

可穿戴健身技术是一个价值数十亿美元的行业,有许多大公司,如Fitbit、Polar和Garmin。现在,每年都会有好几次新的创新出现。5年或10年后,这个行业会是什么样子?请在下面的评论中告诉我们你的想法!