Fitbit Charge 5在心率与皮肤电活动检测中的验证研究：消费级与科研级穿戴设备的精准度对比

本文通过对比Fitbit Charge 5与科研级设备Equivital EQ02在心率（HR）和皮肤电活动（EDA）测量中的表现，揭示了消费级穿戴设备在心理生理监测中的潜力与局限。研究发现，Fitbit Charge 5虽与EQ02呈中度相关性（HR: rs=0.45–0.58；EDA: rs=0.42–0.50），但存在系统性偏差——低估HR（24–32 bpm）且高估EDA（-12.92–10.29 μS），提示其在个体化精准监测中的应用需谨慎。

　　

ABSTRACT

穿戴设备在焦虑相关心理生理标志物（如心率和皮肤电活动）的连续监测中日益普及。本研究以55名大学生为样本，通过社交压力任务和阅读任务，对比了消费级设备Fitbit Charge 5与科研级设备Equivital EQ02的测量精度。结果显示，两者在HR和EDA上存在中度相关性，但Fitbit系统性低估HR达24–32 bpm，高估EDA达10.29 μS，凸显其在科研应用中的可靠性问题。

方法

1.1 研究设计

遵循STROBE报告规范，实验包含基线记录、4种阅读任务（常规词、非词、不规则词、段落）和社交演讲任务。参与者同步佩戴Fitbit（非优势腕）和EQ02（胸部电极），数据通过LabChart 8.1.30分析。

1.2 参与者

55名心理学本科生（平均年龄19.4岁，83.6%女性），排除心血管疾病或影响HR的药物使用者。

1.3 设备对比

• EQ02：采样率HR 256 Hz，EDA 16 Hz，通过蓝牙实时传输数据。

• Fitbit Charge 5：光学HR传感器（PPG技术）每分钟记录，EDA通过移动应用导出，需手动对齐时间窗。

1.4 压力任务

• 社交任务：改良版特里尔社会压力测试（TSST），诱发演讲焦虑。

• 阅读任务：包括TOWRE-2词汇测试和非词解码，以及MAAST不规则词阅读，旨在引发认知压力。

结果

3.1 描述性统计

EQ02记录的HR基线均值为81.98 bpm（±11.44），Fitbit为77.09 bpm（±10.18）；EDA基线均值EQ02为6.32 μS，Fitbit为8.76 μS。

3.2 相关性分析

HR相关性基线期最高（r=0.62），压力任务中降至0.45–0.58；EDA相关性较低（r=0.36–0.50）。组内混合模型显示Fitbit能捕捉群体趋势（HR: B=0.91, p<0.001），但个体水平一致性差。

3.3 Bland-Altman分析

Fitbit HR平均低估4.90–10.62 bpm，EDA高估1.53–3.31 μS，且差异随信号强度增大而扩大。

讨论

尽管Fitbit Charge 5在群体层面能反映心理生理变化，但其系统性偏差和个体级不可靠性限制了其在精准医学中的应用。算法不透明、数据丢失（如EDA仅35人完整）及运动伪影处理缺失是主要瓶颈。未来需扩大样本、优化算法透明度，并探索长期监测效能。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持结论）