光学心率传感器的基本工作原理

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发表时间:2019-04-23 15:38作者:勒夫迈

首先,我们先了解下什么叫做PPG,在生物医学领域应用中,PPG(photoplethysmograph)即利用光电容积描记技术进行人体运动心率的检测,是红外无损检测技术的一种。它是利用光电传感器检测经过人体血液和组织吸收后的反射光强度的不同,记录出血管容积在心动周期内的变化,从而得出脉搏波形心率。


那么,光学心率传感器是什么,光学心率传感器的工作原理是当血脉搏率或血容积发生变化时,进入人体的光会发生可预见的散射,这就是PPG的将光照进皮肤并测量因血液流动而产生光散射的方法。

光学心率传感器


光学心率传感器的组成,主要由四个技术元件来测量心率:

光发射器:由两个或以上的发光二极管组成,主要将光波照进皮肤内部。

光电二极管和模拟前端:捕捉折射光,将模拟信号转换成数字信号用于计算可实际应用的心率数据。

加速计:测量运动,与光信号结合,作为PPG算法的输入。

算法:处理来自模拟前端和加速计的信号,然后叠加到PPG波形上,生成持续的运动容错心率数据和其他生物计量数据。


光学心率传感器测量领域:

呼吸率:人体运动与休息的呼吸率的数据输出。

血氧水平:可测量血液中的氧气浓度。

摄氧量:可测量人体可以摄入的最大氧气量,有氧耐力指标。

心率变异率:血脉冲间隔时间,也称R-R间期,可用作压力水平和不同心脏问题的指标。

心效率:心脑血管健康和身体状况指标,测量心脏每搏的做功功率。

血压:通过PPG传感器信号,测量血压指标。

血液灌注:可跟踪血流相对灌注率及血液灌注水平变化。


同时,光学心率传感器也带来了许多机遇和挑战,能否完善应用于光力学,能否正确的根据各部位的生理构造的不同而测量出中正确的结果,算法能否适应不同环境的影响等等,都需要一一探究验证。