就要过年了!相信很多朋友和小编一样,过年期间大鱼大肉地胡吃海喝后,腰围又要胖出一圈!(注意身体噢!)胖起来容易瘦起来难,对于计划在年后减肥的人,买个智能秤、智能手环什么的,那可是必需。然而,现阶段的各种运动健身类设备当中,你可知它们的实现原理为何?它们的心率/血氧等各种生命体征数据监测水平又是否具有指导意义?

能测量骨重、脂肪率和蛋白质含量等参数的智能秤的原理是什么?

据知乎网友言无表示,原理上体脂秤是能测量准确的,不过得有几个前提条件。

生物电阻抗(BIA)法被证明无痛、安全、精确、便宜。近年来随着智能硬件的火热,利用BIA的体脂秤进入了普通大众的视野。比如海外的withings,国内的有品、云麦等,价格区间在几十~上千不等。

智能秤测量原理:生物电阻抗法测量人体成分假设人体是由脂肪与非脂肪组织组成,非脂肪组织含有水分和电解质,是电的良导体,而脂肪是无水物质是不良导体。因此,人体内的非脂肪物质越多,对电流的阻值越小。根据电流不同,可分为直流和交流体脂秤。

测量的电流又分为低频和高频。当直流或低频电流施加于生物组织时,电流将绕过细胞主要通过细胞外液;而高频电流可部分穿过细胞膜流经细胞内液。所以当测量电流为直流或小于50HZ时测量的细胞外液电阻,在高频电流如200HZ时测量的细胞内电阻。

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目前市面上的体脂秤也分为直流的和交流方案的BIA,交流的部分体脂秤采用多种频率复合测量的方法能有效提高测量的准确度。如体脂秤只有两个电极片,多为直流体脂秤,此种测量方案成本更低,市面上卖几十元的产品多半是这类产品(准确性较低)。

智能秤根据测量部位的不同也可以分为脚踏式、手持式和分段式体脂测量仪。

▼脚踏式体脂测量仪

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智能秤能测更多的身体指标,如体重、体脂肪率、基础代谢率、骨量、肌肉量等数据。在秤的表面加入了导电膜或者导电金属片,当人体光脚踩上去之后会形成闭环电极,由于脂肪不导电而水分导电,所以可以通过计算电流值、电阻值配合体重值,来计算身体里脂肪的含量。换句话说,要测脂肪率,就必须赤脚上阵。

▼手持式体脂测量仪

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▼分段式体脂测量仪

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常见的体脂秤测量的是下肢的身体成分,而手持式测量的是上肢的身体成分,分段式测量的全身5个部分的身体成分(上肢、下肢、躯干)。因为人体不同部位的脂肪率不同,且在清晨人体下肢和傍晚人体下肢的水分比例也会有很大不同,所以自然是分段测量更加准确和全面。

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至于测量准确度的问题,大量研究测试表明,同一受试者在同一天生物电阻抗变异系数在3%以内。整体来看,BIA方法的体脂准确度较为可靠。

最后,在怎样一个价格区间内买到的智能秤是能够达到这种准确率的?如是用于监测健身效果,需要看上下肢肌肉量的,最好买分段测试体脂率的体脂秤。如只是减肥用,一般的交流体脂秤就也能满足需求。测量时最好注意与电极片的接触位置和测量时间的一致性,以提高测量的准确性。

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?

下面来看看可穿戴设备。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,那么它的准确度如何?用到了那些技术?又有哪些优缺点?

知乎网友言无指出,目前具有心率监测的设备有(主要指不用带心率带):Microsoft Band、Adidas miCoach Fit Smart、bong 2s、Fitbit Surge、mio Alpha、Jawbone UP 3、Apple Watch、小米手环光感版、Polar A360。

心率的变化直接或间接反映人体多方面的健康状态。它作为一种重要生命体征,可以通过多种手段测得。作为21世纪的新兴产物智能穿戴,因特定的使用场景和佩戴要求,心率检测技术目前主要以光电容积脉搏波描记法(PPG)、心电信号法、动脉压力法、图像信号分析几类技术应用最多。

智能手环普遍采用光电容积法脉搏波检测技术,简而言之,就是通过物质对光的吸收原理检测血管中血液因脉搏产生的容积周期性变化,经过一系列的转换将血液容积信息-光信号-电信号-显示屏上的心率数字。

测量容积脉搏波的光电传感器有多种,从光信号的接收位置不同可分为透射型和反射型传感器。

1、透射型光电传感器的发光管和光敏接收器件置于所测组织的两侧,入射光穿过皮肤进入深层组织,除被皮肤、肌肉、血液等吸收外,剩下部分的光线透射被光敏接收器感知。

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适用测量部位:根据其原理,透射型光传感器适用于两面距离比较短的组织,如耳垂、手指、脚趾等。 优点:多数透射型光传感器因多应用于手指和耳垂,所以在外形上采取密封暗盒的结构,能很好的减少外源性的光干扰,从而提高测量精度和稳定性。因其信噪比高信号稳定,除了测量心率之外还可以通过波形分析心搏功能、血液流动等诸多心血管生理信息。实际应用中多采用红光和红外线光二极管,以利用氧合血红蛋白和血红蛋白对红外线和红光吸收率不同原理同时检测血氧。

缺点:应用于智能穿戴设备主要缺点在于可测量部位局限,穿戴不舒适。

代表产品:耳夹式心率监测仪,指甲式血氧仪。

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2、反射式光电传感器的发光管和光敏接收器置于所测组织同侧,光敏器件收的是由血液漫反射回去的光,多采用绿光,主要因为反射模式其光敏接收器接收到的信号有限,对其信噪比要求高,而绿光所得到的信噪比相对最好。

适用测量部位:只要组织比较平滑且皮下脂肪少的的地方都可以测量,比如手臂、手腕。

优点:对于智能可穿戴设备来说,最重要的就是穿戴舒适性,而反射式光电传感器可应用于手腕,以手环或手表的产品形式出现,完美的解决了心率监测与佩戴舒适的双重要求。

缺点:测量时反射光接收的信号较少,信噪比低,因而容易受到干扰,比如外界光干扰,手腕运动时的干扰,温度干扰,皮肤出汗的干扰等等。

PS:用反射式光电传感器器测血氧的,基本扯蛋。

代表产品:佳明for runner235,Fitbit charge HR & Surge,埃微蛋卷手环、小米2、乐心心率手环。

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