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[心率传感器]心率传感器详细功能讲解

日期:2022-04-22

  血压 (BP) 的测量对于许多疾病的治疗和管理至关重要。高血压与许多慢性疾病有关,并且是全世界死亡率和发病率的主要来源。对于门诊护理和一般健康监测,人们对能够在临床环境之外使用移动或可穿戴设备准确、频繁地测量血压非常感兴趣。一种可能的解决方案是光体积描记术 (PPG),它最常用于临床环境中的脉搏血氧饱和度测量中以测量氧饱和度。心率技术正变得越来越容易获得、便宜、方便且易于集成到便携式设备中。最近的进展包括开发智能手机和收集脉搏血氧仪信号的可穿戴设备。


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心率传感器一、光体积描记术

PPG 于 1930 年代首次探索,是一种测量活组织中血管吸收或反射的光量的方法。由于光吸收或反射的量取决于光路中存在的血液量,因此PPG信号响应于血量的变化,而不是血管的压力。也就是说,心率通过光电技术检测血量的变化,无论是透射的还是反射的,记录传感器覆盖区域内的血量,形成传感信号。实际上,传感器覆盖区域包括静脉和动脉,以及许多毛细血管。因此,PPG 信号是心血管循环系统的静脉和动脉中血流的复杂混合物。15



心率传感器二、血容量变化

传感信号的脉动成分与动脉内血容量的变化有关,并与心跳同步,而非脉动成分是基本血容量、呼吸、交感神经系统和体温调节的功能。16在临床实践中,PPG 常用于监测身体周边部位(如手指、前额、耳垂和脚趾)微血管床中心脏引起的血容量变化。17由于反射光的最大脉动分量大约出现在 510 和 590 nm 之间的范围内,18绿色 (565 nm) 或黄色 (590 nm) 光通常用于反射式 PPG 传感器。19然而,红色 (680 nm) 或近红外 (810 nm) 光通常用于透射式 PPG 器件,其中红外光具有最深的穿透力。20 , 21鉴于血红蛋白的光吸收是氧合和光波长的函数,因此在脉搏血氧仪中也经常使用多波长的传感信号。


心率传感器三、穿透能力强


由于波长不同,常使用绿色和红色红外光来获取PPG信号;每一种光都以不同的方式穿透人体组织。红外线的穿透能力最强,能反射来自深层组织的脉搏。因此,它被更多地使用。红光和红外光可以穿透约 2.5 毫米,22而绿光可以穿透小于 1 毫米22进入组织。因此,血压、动脉粥样硬化、血糖等生理参数的检测使用红外光(比绿光更深的光穿透)来获得PPG信号。


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心率传感器四、心血管检测

因此,PPG 技术代表了一种方便且低成本的技术23,可应用于心血管监测的各个方面,包括检测血氧饱和度、心率、血压、心输出量、呼吸、动脉老化、内皮功能、微血管血流, 和自主功能。8已观察到几种不同类型的 图像波形,并发现它们与年龄和心血管病理学相关。24 , 25由于动脉的体积和扩张与动脉内的压力有关,因此 PPG 信号产生的脉搏波形与眼压计产生的压力波形非常相似;然而,PPG 提供了额外的优势,即可以使用微型、廉价和可穿戴的光学电子设备对其进行连续测量。



心率传感器五、心电图和光电容积描记术

脉冲到达时间 (PAT) 和脉冲转换时间 (PTT) 参数经常互换使用;28然而,这些传播时间的定义不同。如图1 ii 和图2所示,PAT 间期包括 PTT 间期加上预射血期(PEP),这是左心室电去极化之间的额外延迟时间(如心电图 QRS 所示)复杂)和机械心室射血的开始。图2中的示例演示了 PAT 和 PTT 持续时间的计算(请注意,当 PTT 除以距离时,结果称为脉搏波速度)。


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