運動手環竟然測出衛生紙的心率？這還能有科學依據？

葯明康德/報導

9月份，蘋果公司推出了能測心電圖的手錶，我們e葯環球當時已經就這種產品的用途和局限性進行了介紹（參見：最新蘋果手錶能做心電圖了，心臟病權威機構怎麼看？）。

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除了蘋果手錶以外，其他各種可穿戴設備在生活中也是越來越多見。不過，最近有網友說了一件關於運動手環的「靈異事件」。

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知乎網站有個問題：「什麼事情讓你覺得智商被侮辱？」

有網友回答：「用我的**手環3測了一下一卷衛生紙的心率，86次每分鐘，比我的心率還高。」大概這位網友覺得這種運動手環的品質不高，侮辱了消費者的智商吧。

一石激起千層浪。網友們紛紛發揮DIY精神，拿起身邊的物品測了起來：馬克杯、水果、毛絨玩具……一時間，各種沒有生命的物品全都有了「心率」。網友們用蘋果手錶和其他品牌的運動手環也發現同樣的情況。

什麼情況這是？不是說「49以後不讓成精」了嗎？

其實，這既不是「靈異」事件，也不是產品故障，而是跟運動手環這一大類產品的測量原理有關。

這些設備測量心率的方法叫做光電容積脈搏波描記法。什麼？太長了記不住？那只要記住它的簡稱PPG就行了。

這個PPG是一種簡單且低成本的光學技術，可用於檢測組織微血管床中的血容量變化。並且不需要把皮膚、血管切開，在皮膚表面利用光的反射就能測量。

PPG能測量出兩大類波形。一類波形是緩慢變化的基礎曲線，反映的是呼吸、交感神經系統活動和體溫調節等各種較低頻率的變化。另一種波形是脈衝式的，這種脈衝式的波形反映每次心跳時血容量與心臟同步的變化。這兩種波形是疊加的，但是通過一定的演算法，可以從中大致計算出心跳。

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從上圖中我們可以看到，運動手環在測心率時，會發出綠光。這是因為血液是紅色的，它能反射紅光並吸收綠光。當心臟跳動時，流經手腕的血液增加，對綠光的吸收就較多。在心臟的兩次跳動之間，吸收就較少。LED燈每秒閃爍數百次，運動手環上的接收器接收到反射的光線，就可以計算佩戴者的心率。

那衛生紙沒有心跳、也沒有血液流動，運動手環怎麼也會顯示心跳呢？這是因為衛生紙的表面也會反射光線，其他物體諸如馬克杯、水果、毛絨玩具都是如此。而運動手環就是被設計用來測量人的心跳的，衛生紙上也沒寫「我是衛生紙」（何況就算寫了，手環也不認識啊），所以只要用戶按下測量按鈕，運動手環就認為它接收到的光線是從人的手腕反射回來的，而這些物體反射的光線也具有一定的規律，經過演算法的計算，也就得出一個「心跳」的數值了。

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所以，任何測量工具都有它的適用範圍，只有在正常使用的時候，它才能正確測量。正如把體溫計放到熱水裡，它的刻度也會上升，但絕不是說水也有人的「體溫」。同樣，不能說把測量人心跳的運動手環綁到衛生紙上也測到了讀數，就說是衛生紙有「心跳」了，或說是運動手環有問題了。

參考資料：

[1] 蘋果公司官網. Retrieved Nov 9, 2018, from https://support.apple.com/en-us/HT204666

[2] Allen, J. (2007). Physiol Meas., https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17322588

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