是衛生紙動心了？Apple Watch 是這樣解釋的…

說出來你可能不信，衛生紙其實也是有生命……不，有心率的。

知乎的網友張可在《什麽事情讓你覺得智商被侮辱？》這篇知乎提問下，貼出了這個讓人啼笑皆非的回答。

知乎和微博網友在表示詫異的同時，紛紛拿出自己的可以測量心率的智能手錶和手環測試， 結果發現不只是小米手環，Apple Watch 和榮耀手環也都可以給衛生紙測心率，而且除了衛生紙，水杯、桌子、抱枕、甚至是六神花露水都有心率，Apple Watch 甚至會提醒你：你的桌子心率過低。

難道真的是萬物有靈？說好的建國之後不許成精的呢？

其實大家高看了衛生紙，也委屈了 Apple Watch。衛生紙之所以有心率，與目前智能可穿戴設備測量心率的方式有關。

Apple Watch 以及絕大多數的消費級智能可穿戴設備採用的都是光電容積脈搏波描記技術（PPG）來測量用戶心率。PPG 的技術原理是，人體血管的血容量會隨著心髒的收縮舒張變動，心率測試設備發射 LED 綠光光束照射人體皮膚，根據血容量變動對綠光的反射強度變動的作用規律（紅色血液對綠光的吸收率最大，所以血管血容量的漲落會導致綠光反射強度的規律性變動），使用接收模塊將反射綠光信號轉化為電信號分析並監測血液流量變化頻率，從而實現對心率的測量。

▲ 人體皮膚構造。皮膚除血液之外的部分對綠光的反射率是固定的，但是血液「潮汐」會直接影響 LED 綠光的反射率，從而反映心率（圖片來源：dummies）

正常情況下，脈搏和心率是一致，但是從標準意義上來說，PPG 監測的是人體的脈搏而不是心率。而且更關鍵的是，PPG 依賴光線反射的原理測定心率，所以即便是衛生紙，在疊加環境光線的變化之後反射綠光也會被 Apple Watch 等可穿戴設備視為心率變化，所以鬧出 了「衛生紙有心率」這種笑話。

雖然這種主動欺騙設備然後把可穿戴設備批判一番的做法並不妥，但是至少來說，PPG 這種心率測試方式的準確度確實很容易受到客觀環境變化的影響。其實除了 PPG 這種主動發射 LED 光線測量心率的主動測量技術，還有一種被動檢測皮膚表層生物電的心率測量技術——同步檢測心電信號技術（ECG）。

▲ 心髒收縮舒張過程中會產生微弱的生物電流並傳導至皮膚，可以根據電位變化測量心率（圖片來源：Wikipedia）

當心髒收縮舒張時，心肌細胞會產生動作電位變化從而產生微弱的生物電流。ECG 監測心率的原理是，通過緊貼皮膚的電極記錄皮膚電流變化並經由算法處理，在皮膚表面複雜的電流變化中提取心肌細胞收縮和舒張產生的電流變化，並由此還原出心率數值。

理論上來說，ECG 的心率測試數據比 PPG 更為準確一些，所以專業的醫療機構都是使用 ECG 設備測量心率。但是由於從皮膚複雜的電流中精確提取心髒電流波動數據技術難度相對更高，所以專業的醫用心電圖器械一般會在手腕、腳、胸口等處使用多電極收集心電數據，並輔以複雜算法以求更精確地統計心率。

所以，絕大多數智能可穿戴設備都採用了普適性更高的 PPG 技術，而不是對監測條件要求更嚴苛的 ECG 技術。

不過 ECG 技術在智能可穿戴設備領域依然有市場，Apple Watch Series 4 就已經開始在 PPG 技術之上加入對 ECG 的支持。ECG 不僅可以和 PPG 配合提高心率檢測的精確度，而且可以對比 ECG 和 PPG 兩種心率監測的方式以發現心髒早搏現象，因為準確來說，ECG 監測的是心率、PPG 監測的其實是脈搏，而心率大於脈搏的心髒早搏現象本身就是冠心病等心髒疾病的表征之一。