HealthRing：用于戒指健康监测的生理数据集

《Scientific Data》：HealthRing: Physiology Dataset for Health Sensing on Rings

　　

摘要

智能手环通过光电容积描记法（PPG）实现了对心血管生命体征的隐蔽监测，但由于开放的多参数数据集稀缺，其有效性验证受到限制。我们展示了HealthRing项目，该项目包含了来自54名成年人的三个同步研究组：（i）受控生理刺激实验（研究1）；（ii）半自由状态的日常活动记录（研究2）；（iii）包含自然手臂摆动的高强度跑步实验（研究3），该实验会产生显著的运动伪影。这两种定制手环——一种反射式，另一种透射式——能够以100 Hz的频率记录红外/红色PPG信号以及三轴加速度数据，并将这些数据与临床级别的心率、呼吸频率、外周血氧饱和度和血压数据同步。在受控环境下的研究组（研究1/2）中，基于物理模型的评估方法显示平均绝对误差分别为：心率5.33次/分钟（HR）、呼吸频率2.98次/分钟（RR）、血氧饱和度1.72%（SpO₂）、收缩压12.98毫米汞柱（SBP）和舒张压7.64毫米汞柱（DBP）。在跑步实验组中，经过微调后，心率误差从36.91次/分钟降至23.99次/分钟，呼吸频率误差从5.44次/分钟降至4.61次/分钟，从而验证了系统在运动环境下的稳定性。一个公开可用的工具包（RingTool）提供了数据预处理、经典信号处理和深度学习分析的功能。HealthRing填补了基于手环的心血管监测技术中的关键空白，支持在受控实验室、日常生活以及实际跑步场景中的算法开发。