四问四答浅谈你所不知道的光学心率

红楼结社 2017-05-03 15:00

NO.1 什么是光学心率？

说起光学心率，这是近年来运动智能手表的最为先进的检测心率的技术，简而言之，就是利用光测脉搏了解心率。我们在佩戴智能手表或者手环时，时常会发现表盘底部会发出绿色的光，这时会告诉我们，手表正在利用这绿色的光来检测心率，并且要求我们要保持手腕静止才有可能准确测量。

NO.2 光学心率具有什么原理？

手表内部会有一个发光的传感器，通过光敏二极管上的LED灯发绿光，光通过皮肤组织反射的光，通过这个传感器接收，然后光信号转换为电信号，然后通过AD转换成数字信息，简单的便是：光--> 电 --> 数字信号

NO.3 为什么大多数的光学心率传感器发出的是绿光？

基于光谱原理，从紫外线到红外线的波长是递增的。选择绿光指定为最初的光源，是因为相对于其他波长的光，皮肤黑色素会更容易吸收波长较短的绿光；皮肤血管也容易吸收短波光；血液的红细胞喜欢吸收一些进入皮肤的绿光；绿光更容易穿透皮肤组织；血液要比其他组织吸收的光更多一些。总而言之，绿光作为智能手表的测量心率的光源，绿光的信噪比要优于其他光源，据说一开始人们还是选择红光作为光源，但是渐渐发现绿光更加适合，所以目前大多数的穿戴智能手表大部分已经采用绿光作为光源。当然了，更加高端的智能手表可以采用多种光源，循环测量，以保证手表的检测准确性。

NO.4 为何光照就可以测出心率呢？

当传感器的LED灯光射向皮肤组织，然后再反射向光敏传感器，光呈现弱减趋势。除了血液之外的组织，对光的吸收恒定，但是由于血液流动，对光的吸收是会变的，当我们通过传感器将光转化为电信号时，由于动脉搏动大，对光的吸收也是随时变化的，而其他组织对光的吸收基本恒定，所以将电信号却区分为直流DC信号和交流AC信号。将后者从中剥离出来，就能直接显示出血液流动的特征，从而得到了心率的检测结果。这就是现实中光电容积脉搏波描记法，简称PPG。