編者按：開闊新視野，分享好知識！《新知問答》是新華網客戶端和知乎聯合出品的知識類問答欄目，致力在網際網路海量信息中發現、聚合和傳播高品質原創內容。
眾所周知，心率是運動中極其重要的一項指標，各種智能設備相繼推出了心率監測功能，它的準確度如何？用到了哪些技術？
目前來講，成熟的心率無創測量手段有血氧法、光電容積法、心電信號法和動脈壓力法。
血氧法
如果大家讀書時候做過臺階測試（一種心肺功能的測試）的話，那麼一定對這種心率測試方法不陌生，那種夾在食指尖的心率測試儀就是採用這種方案。一般來講，完整的血氧飽和度儀往往有兩種發光二極體：一種波長660nm，是可見光的紅光；一種波長900多nm，是紅外線。血管中攜氧的血紅蛋白和不攜帶氧的血紅蛋白，對兩種光的吸收率是不同的。同時，血管中的氧含量，是有消耗——心臟泵血增加——再消耗這樣的周期過程的。這個周期剛好與心率是一致的。
血氧法的優勢是提供心率和血氧飽和度兩種信號，劣勢是由於需要在另一端接受透射光信號，那麼這部分人體組織就必須足夠薄才行，全身上下合適的位置就只有指尖和耳垂。手腕太厚了，可見光根本無法穿透，使用範圍比較受限制。
光電體積法
這種方案是追蹤可見光（綠光）在人體組織中的反射，通常是有兩個綠色LED向手腕發出可見光，然後中間有個光電傳感器感應反射光。如下：
人體的皮膚、骨骼、肉、脂肪等對光的反射是固定值，而毛細血管和動脈靜脈由於隨著脈搏容積不停變大變小，所以對光的反射是波動值。這個波動的頻率就是脈搏，一般也跟心率是一致的。這種方法只能得到心率信號，但是相對對運動帶來的噪聲抵抗力比較強，很適合目前的運動腕錶，之所以用綠光是因為綠光對外界溫度變化造成的信號漂移是最小的。
心電信號法
竇房結有節律地控制心臟收縮舒張從而向軀幹泵血，這個控制信號是一個電信號（人體神經信號在神經上都表現為電信號），會逐漸擴散到體表，可以在皮膚通過電極測量，大家去醫院一般用的心電儀就是採用這個原理。這個節奏就是心率，除此之外，心電信號還可以為醫生診斷提供很多參考信息。目前市面上最精確的可穿戴心率測量儀器，心率帶，也是採用這個方法。
但是由於心電信號的波長非常長，為了測得足夠精度的信號，信號電極和參考電極就必須在軀幹空間上隔得足夠遠，一般是胸上比較遠得兩點，或者左手和右手，或者手和腳等。腕錶就比較難採用這個方案，除非有人願意同時帶兩個表。
動脈血壓法
這其實是最古老的方法——中醫的診脈，在手腕或者頸部兩側，都可以經皮膚摸到動脈的壓力有規律地漲落。通過壓力傳感器可以將這個信號變成心率。
這個方案也是目前商用最不成熟的，原因一是壓力傳感器需要長期對穿戴者的動脈半壓迫，有不適感。二是壓力傳感器難以以合適的方式固定在皮膚表面：固定地太緊會導致血流不暢，固定地太松又無法實現測量。
這個問題在運動腕錶設計中表現得格外明顯，所以該方法一般只在醫院中對手術中手術後的靜息病人使用。
作者：王法（知乎用戶）
聲明：本文內容由作者提供，不代表新華網客戶端和知乎的立場及觀點。著作權歸作者所有，商業轉載請聯繫作者獲得授權，非商業轉載請註明出處。