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-----心率是綠光打入皮膚，得到PPG，通過(guò)算法得到心率。血氧是IR和紅光 兩種光源，通過(guò)檢測(cè)打入皮膚反射回的 IR和紅光的比例，通過(guò)算法算出相關(guān)的血氧值
----- 血氧飽和度測(cè)量原理：血紅蛋白的光吸收系數(shù)會(huì)根據(jù)血紅蛋白的類型和波長(zhǎng)的不同而改變。血液中的血紅蛋白是氧傳輸?shù)綑C(jī)體組織的主要轉(zhuǎn)運(yùn)者，除了氧合血紅蛋白 (HbO2) 和還原血紅蛋白（RHb）外，血紅蛋白也會(huì)結(jié)合產(chǎn)生額外的成分，如碳氧血紅蛋白 (COHb) 和高鐵血紅蛋白 (MetHb)，但這兩者的濃度通常非常低。因此，無(wú)創(chuàng)血氧測(cè)量技術(shù)中，血紅蛋白被假定為只由 RHb 和 HbO2，兩種物質(zhì)組成，血氧飽和度（SpO2）被定義為血液中的 HbO 濃度占 RHb 和 HbO2 濃度之和的百分比。
-----心率檢測(cè)是利用光電感測(cè)元件吸收光線能量的原理，紀(jì)錄光線於血管中受血液流動(dòng)的變化而偵測(cè)出來(lái)的信號(hào)。血流速伴隨心臟的搏動(dòng)而產(chǎn)生變化，光電感測(cè)元件會(huì)隨著血液量血管的收縮和擴(kuò)張的變化使得感測(cè)器產(chǎn)生明暗的變化量或是光的反射量，而目前業(yè)界有兩類感測(cè)器可用來(lái)呈現(xiàn)，一、是光電二級(jí)體測(cè)器(Photodiode Sensor 圖一所示)，二、是互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體傳感器(CMOS Sensor圖二所示) ，皆可用來(lái)量測(cè)皮下組織血液變化：
------光電測(cè)量法又分兩種情況
這兩種情況就是，一個(gè)發(fā)綠光，一個(gè)發(fā)紅光，無(wú)論是哪一種，這些光都是 LED 燈發(fā)出來(lái)的。發(fā)紅光，是利用血管內(nèi)血液血紅蛋白的吸光度的變化來(lái)測(cè)量脈搏，靠紅外發(fā)射光束回路和接收反射回路，但信號(hào)極為微弱而非常容易受到外界干擾而造成測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，且一般需要安靜的狀態(tài)下測(cè)量發(fā)綠光，是由兩個(gè)綠色波長(zhǎng)的發(fā)光 LED 和一個(gè)光敏傳感器組成，其原理是基于手臂血管中的血液在脈動(dòng)的時(shí)候會(huì)發(fā)生密度改變而引起透光率的變化。它可以持續(xù)測(cè)量心率（運(yùn)動(dòng)中亦可），計(jì)算平均心率，記錄最大心率等。
之所以選擇綠光作為光源是考慮到一下·幾個(gè)特點(diǎn)：
1. 皮膚的黑色素會(huì)吸收大量波長(zhǎng)較短的波
2. 皮膚上的水份也會(huì)吸收大量的UV和IR部分的光
3. 進(jìn)入皮膚組織的綠光(500nm)-- 黃光(600nm)大部分會(huì)被紅細(xì)胞吸收
4. 紅光和接近IR的光相比其他波長(zhǎng)的光更容易穿過(guò)皮膚組織
5. 血液要比其他組織吸收更多的光
6. 相比紅光，綠（綠-黃）光能被氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白吸收
總體來(lái)說(shuō)，綠光-- 紅光能作為測(cè)量光源。早起多數(shù)采用紅光為光源，隨著進(jìn)一步的研究和對(duì)比，綠光作為光源得到的信號(hào)更好，信噪比也比其他光源好些，所以現(xiàn)在大部分穿戴設(shè)備采用綠光為光源。但是考慮到皮膚情況的不用（膚色、汗水），高端產(chǎn)品會(huì)根據(jù)情況自動(dòng)使用換綠光、紅光和IR多種光源。雖然知道了上面的幾個(gè)特點(diǎn)，但是還不足以弄清楚為什么通過(guò)光照就能測(cè)出心率、血氧等參數(shù)呢？
當(dāng)光照透過(guò)皮膚組織然后再反射到光敏傳感器時(shí)光照有一定的衰減的。像肌肉、骨骼、靜脈和其他連接組織等等對(duì)光的吸收是基本不變的（前提是測(cè)量部位沒(méi)有大幅度的運(yùn)動(dòng)），但是血液不同，由于動(dòng)脈里有血液的流動(dòng)，那么對(duì)光的吸收自然也有所變化。當(dāng)我們把光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)時(shí)，正是由于動(dòng)脈對(duì)光的吸收有變化而其他組織對(duì)光的吸收基本不變，得到的信號(hào)就可以分為直流DC信號(hào)和交流AC信號(hào)。提取其中的AC信號(hào)，就能反應(yīng)出血液流動(dòng)的特點(diǎn)
因?yàn)橹饕怯镁G光來(lái)檢測(cè)，當(dāng)心臟收 縮，手腕處血流增加，血液吸收綠光增加，反射綠光減少；而心臟舒張，則相反，吸收綠光減 少，反射綠光增加；手環(huán)傳感器通過(guò)反射的綠光頻率，計(jì)算出心率。這是通過(guò)光電容積脈搏波描記法（PhotoPlethysmoGraphy），簡(jiǎn)稱PPG，來(lái)監(jiān)測(cè)心率。原理很簡(jiǎn)單：血液是紅色的，反射紅光，吸收綠光。心率傳感器結(jié)合綠色LED光跟感光光電二極管，檢測(cè)特定時(shí)間手腕處流通的血液量，從而獲取心率信息。
一、心率傳感器技術(shù)原理
1. PPG 光電容積脈搏波描記法原理
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是反射而已，利用血液中透光率的脈動(dòng)變化，折算成電信號(hào)，通過(guò)軟件算法轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)的就是心率。當(dāng)一定波長(zhǎng)的光束照射到指端皮膚表面時(shí)，光束將通過(guò)透射或反射方式傳送到光電接收器，在此過(guò)程中由于受到指，端皮膚肌肉和血液的吸收衰減作用，檢測(cè)器檢測(cè)到的光強(qiáng)度將減弱。其中皮膚、肌肉組織等對(duì)光的吸收在整個(gè)血液循環(huán)中是保持恒定不變的，而皮膚內(nèi)的血液，容積在心臟作用下呈搏動(dòng)性變化。當(dāng)心臟收縮時(shí)外周血容量最多光吸收量也最大，檢測(cè)到的光強(qiáng)度最小。而在心臟舒張時(shí)，正好相反，檢測(cè)到的光強(qiáng)度最大，使光接收器接收到的光強(qiáng)度隨之呈脈動(dòng)性變化。
計(jì)算公式：SpO2= HbO2/（HbO2+Hb）×100%
血紅蛋白含量和還氧血紅蛋白其中任何一種的含量都可以表示出血氧的含量。既然如此，測(cè)量紅光或者紅外光其中一種為何不能判斷出血氧的含量？？？？
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2022-9-27 19:19 上傳
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