與電極式測量相比,光電式測量可以單手操作,不需要像電極式方式那樣需兩個觸點也即雙手來檢測數據,這樣可以實現主動讀取數據和遠程讀取數據,更適合於配合雲端大數據的服務。這也是它被廣泛應用於可穿戴設備上的原因。
看似受追捧的技術,實則面臨著許多問題。
主要問題
在活動中利用光電式測量心率必須克服五個對準確性產生影響的基礎性問題:
1、光線幹擾
2、膚色
3、交叉問題
4、傳感器在人體上的位置
5、低灌註
下面我們來具體看壹下這五個方面的具體問題。
光線幹擾
事實上,光電式心率測量設備最大的技術障礙是如何將生物特征信號從幹擾中分離出來,特別是運動幹擾。不幸的是,當把光線射入壹個人的皮膚時,只有壹小部分光量子返回給傳感器,並且收集的所有光量子,只有百分之壹或千分之壹是由心臟收縮的血流量調節的,剩下的都分散在非搏動性生理物質上,例如皮膚、肌肉、肌腱等等。因此,當這些非搏動性生理物質四處移動,比如在鍛煉或者日常生活活動中,由此導致的光線隨著時間變化運動躁動分散是很難從光線隨著真實血流量的分散中區分出來的。周圍光線幹擾還加劇這個問題的嚴重性,比如隨著時間的變化,太陽光的幹擾可以完全滲透到光電探測器中,甚至創造出近似生理性質的脈動信號。
膚色
人類擁有非常多種不同的漂亮膚色,多到以至於菲氏量表為膚色數值分類和對紫外線的反應而提供了7個類型的標準。不同的膚色對光的吸收是不同的,因此每壹種膚色的特點在於都有不同的吸光圖譜。那麽,這意味著光電式心率測量設備傳感器捕獲的光的強度和波長是取決於穿戴傳感器的人的膚色的。例如,深色皮膚吸收綠色光較多,這也表明了為什麽大多數設備采用綠色LED作為光線發射器,限制了透過深色皮膚準確測量心率的能力的問題。這同樣暴露出透過紋身的皮膚測量心率的問題,這也是蘋果被人們詬病的“紋身門”,手腕有紋身的蘋果手表用戶發現顯示屏上的數據顯示非常微弱,甚至沒有。
交叉問題
光電式心率監測器存在由於周期性活動期間的運動而產生的交叉幹擾方面的問題,這個問題面臨的最大的挑戰是這種活動帶來持續性的相同重復的動作。這點在記錄慢跑和跑步期間的步伐頻率時最常見,因為這些數據通常與心跳頻率(140-180下/步數每分鐘)處於同壹個基本區間裏。許多光電式心率監測設備面臨的這個問題使得運算法則很容易將通過光電監測數據錄入的步伐速率錯誤解讀成心率。這就是為人所知的“交叉問題”,因為在圖表上查看這些數據時,當心率和步伐速率發生重疊,許多光電式心率監測設備傾向於鎖定步伐速率並將其顯示為心率,盡管心率可能會在重疊後發生巨大改變。這個交叉幹擾的問題在蘋果表上體現很明顯。