日期：2022-04-30
如今，大多數(shù)帶有心率監(jiān)測器的可穿戴設備都使用一種稱為 光電容積描記法 (PPG)的方法來測量心率。PPG 是一個技術術語，用于將光照射到皮膚上并測量被血流散射的光量。這過于簡單化了，但 PPG 傳感器基于這樣一個事實，即隨著血流動力學的變化，例如隨著脈搏率(心率)或血容量(心臟)的變化，進入身體的光將以可預測的方式散射。輸出)。
光學心率傳感器一、光發(fā)射器
通常至少有 2 個 LED 將光波發(fā)送到皮膚中，盡管一些 PPG 傳感器正在添加更多的發(fā)射器和不同的光波長。由于與不同人群相關的皮膚厚度、膚色和形態(tài)存在巨大差異，大多數(shù)最先進的 OHRM 使用多種光波長，這些光波長與不同級別的皮膚和組織發(fā)生不同的相互作用。
光學心率傳感器二、光電探測器
光電探測器捕獲從設備用戶折射的光，并將這些信號轉換為可計算成有意義的心率數(shù)據的 1 和 0。加速度計——加速度計測量運動并與光電探測器信號結合使用，作為 PPG 算法的輸入。算法——算法將來自光電探測器和加速度計的信號處理成運動耐受的心率數(shù)據，但也可以計算額外的生物特征，例如 VO 2、燃燒的卡路里、RR 間期、心率變異性、血液代謝物濃度、血氧水平，甚至血壓。
光學心率傳感器三、光學噪聲
處理 PPG 傳感器信號的最大技術障礙是將生物特征信號與噪聲分離，尤其是運動噪聲。不幸的是，當您將光照射到人的皮膚上時，只有一小部分光會返回傳感器，而在收集的總光中，實際上只有約 1/100 可能表示心臟泵血。其余的信號只是被其他材料散射，例如皮膚、肌肉、肌腱等。
光學心率傳感器四、交叉問題
由運動和活動產生的光學噪聲最具挑戰(zhàn)性的方面之一發(fā)生在所謂的周期性活動期間，這是一種涉及連續(xù)重復類似運動的活動。這在慢跑和跑步期間測量的步率中最常見，因為步率通常落入與心跳相同的一般范圍內(每分鐘
140-180 次/步)。許多 OHRM
面臨的問題是，解釋傳入光學傳感器數(shù)據的算法很容易將步頻(“節(jié)奏”)誤認為心率。這就是所謂的“交叉問題””，因為如果您在心率和步率相互交叉時查看圖表上的測量值，許多
OHRM 傾向于鎖定步率并將該數(shù)字顯示為心率，即使心率可能會發(fā)生劇烈變化交叉后。
光學心率傳感器五、傳感器位置
OHRM 在身體上的位置提出了獨特的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)因位置而異。事實證明，手腕是準確 PPG 監(jiān)測心率最差的地方之一，因為該區(qū)域(肌肉、肌腱、骨骼等)產生的光學噪聲要高得多，而且血管的高度可變性結構和血液灌注在整個人群中。由于皮膚表面附近的血管密度更高，前臂要好得多。然而，到目前為止，耳朵是 OHRM 在身體上的最佳位置，因為它本質上只是軟骨和血管，即使在身體劇烈運動時也不會移動太多，并且因為耳朵之間有一個理想的小動脈庫。 -耳屏和耳甲，從而大大減少必須過濾的光學噪聲。
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