手环测血氧,香肠也有“心跳”?别被骗了,原理其实很简单
您可能在社交媒体上刷到过这样的“神奇”视频:有人将智能手表或手环戴在一卷卫生纸、一个橙子甚至一根火腿肠上,屏幕上赫然显示出了“心率”和“血氧”读数。于是,“智能穿戴设备是智商税”、“连香肠都有心跳,这玩意儿能准吗”的调侃和质疑声不绝于耳。
这些看似“眼见为实”的现象,的确给很多人带来了困惑。我们每天佩戴在手腕上,用以监测健康数据的精密设备,难道真的如此“不靠谱”吗?
先别急着下结论。今天,我们就来做一次“科学解码实验”,带您亲眼看看这些现象是如何发生的,并为您揭开其背后并不复杂的科学原理。
实验还原:当传感器遇到无生命物体
让我们先来还原一下网络上的实验。我们找来一块主流品牌的智能手表,开启心率和血氧连续监测功能。
第一步:将手表戴在测试员手腕上,几秒钟后,屏幕稳定显示出心率75次/分,血氧饱和度98%。这是正常的人体读数。
第二步:我们取下手表,将其紧紧地绑在一卷卫生纸上,确保背后的传感器被完全覆盖。神奇的一幕发生了:经过一段时间的“努力识别”后,手表屏幕上竟然真的跳出了一个心率读数,例如85次/分。
第三步:我们再将其绑在一根表面光滑的火腿肠上,同样,在多次尝试后,有时也能“幸运地”测出一个看似正常的心率值。
现象确实存在。那么,这到底是手表“聪明过头”产生的幻觉,还是它本身就是个“糊涂蛋”?
科学解码:PPG技术——用“光”来感知心跳
要解开这个谜团,我们必须先弄明白一个核心问题:手表究竟是如何在不抽血、不贴电极的情况下,隔着皮肤测量出我们的心率和血氧的?
答案是一种叫做“光电容积描记法”(Photoplethysmography,简称PPG)的技术。
您可以把它想象成一个在您手腕上工作的“微型智能手电筒”。手表背面的传感器会发出一束特定波长的绿光或红外光,这束光会穿透您的皮肤,照射到皮下的毛细血管。
测心率的原理:心脏跳动时,会将血液泵入血管,导致毛细血管发生规律性的舒张和收缩。血液中的血红蛋白对绿光有很强的吸收作用。因此,当血管舒张、血流量增大时,被吸收的绿光就多,反射回传感器的绿光就少;反之,当血管收缩、血流量减小时,反射回来的绿光就多。传感器通过捕捉这种由心跳引起的、规律性的光线反射变化,再通过AI算法进行计算,就能换算出您的心率。
测血氧的原理:与测心率类似,但它利用了血液中“氧合血红蛋白”和“脱氧血红蛋白”对红光和红外光的吸收率不同的特性。通过同时发射这两种光,并分析反射光的比例差异,算法就能计算出血液中的氧饱和度。
谜底揭晓:为什么香肠也能“测”出心率?
理解了PPG的原理,我们再回头看刚才的实验,谜底就豁然开朗了。
当我们将手表绑在卫生纸或火腿肠上时,传感器发出的光线同样会被这些物体的表面反射回来。虽然这些物体没有血液流动,但它们表面的材质、纹理以及环境中微弱的光线变化,同样会造成不规律的、随机的光线反射。
手表内置的算法,其“本职工作”就是努力从接收到的所有光信号中,去寻找并匹配一个符合心跳规律的模式。当面对这些来自无生命物体的、混乱的、非规律性的反射光信号时,算法有时会“错误地”将某些随机波动“识别”成一个看似符合心跳频率的模式,从而计算出一个“伪心率”。
这并非是设备在测量“香肠的心跳”,而是算法在处理一堆“垃圾信号”时,偶尔发生了“误判”。这也解释了为什么这种测量通常非常不稳定,需要多次尝试,而且读数会毫无规律地跳动。正规的智能穿戴设备都内置了佩戴检测功能,一旦识别到信号质量极差或处于非佩戴状态,通常会停止测量并提示用户,但在某些特定条件下,这种“误判”仍可能发生。
如何科学看待你的“腕上设备”?
所以,我们可以得出清晰的结论:
1. 原理是科学的:智能穿戴设备使用的PPG技术是一种成熟、有效的非侵入式生理信号监测方法。
2. “误判”是可能的:在非正常使用场景下(如测量无生命物体),设备可能因信号干扰而产生错误的“幻觉”读数。但这并不能否定其在正确佩戴于人体时功能的有效性。
3. 定位是参考,而非诊断:正如所有消费级健康设备所强调的,它们提供的数据旨在作为日常健康状况的趋势参考和健康生活方式的激励,而不能替代专业的医疗设备进行临床诊断。如果您感到任何不适,或者设备提示了持续性的异常数据,最正确的做法是及时就医,并以医院的专业检测结果为准。
下一次,当您再看到类似的“万物皆有心率”的视频时,不妨一笑而过。因为您已经知道了,这不过是一场由光线和算法共同上演的、有趣的“美丽误会”。







