光电容积脉搏波(PPG)技术

· 生物传感器,脉搏,PPG,血氧

光电容积脉搏波(PPG)技术是一种基于光学原理的无创生理参数检测技术,其核心是通过测量血液容积变化来获取心血管系统的动态信息。

光学检测机制

PPG利用光源(如LED)照射皮肤,通过光电传感器检测透射或反射光的强度变化。由于血液中的血红蛋白对特定波长光有吸收作用,而心脏搏动引起的血容量周期性变化会改变光的吸收量,最终形成包含AC(脉动分量)和DC(静态分量)的PPG信号。

透射式:光源与传感器位于被测部位两侧,适合手指、耳垂等较薄组织。

反射式:光源与传感器同侧,可检测浅层组织(如手腕、面部),适用于可穿戴设备。

主要优势

无创性:无需采血或侵入式操作,适合长期监测。

多参数检测:可提取血氧饱和度(SpO2)、血压、心率变异性(HRV)、呼吸频率等参数。

便携性:结合微型传感器(如MAX30102、ADPD188GG)和低功耗电路,广泛应用于可穿戴设备。

应用场景

医疗领域:

实时监测心率和SpO2(如脉搏血氧仪)。

评估动脉硬化(通过动脉硬化系数SI和反射系数RI)。

预测低血容量、麻醉应激等循环系统异常。

健康与运动:

智能手环/手表的心率监测、睡眠质量分析。

运动生理指标追踪(如心率变异性、血氧水平)

  1. 局限性
  • 信号干扰:运动伪影、环境光变化、肤色差异(黑色素吸收干扰)可能降低准确性。
  • 血管条件限制:老年人或血管硬化患者因反射脉搏波较弱,传统设备易漏检。
  • 多参数提取难度:需复杂算法分离呼吸、自主神经活动等叠加信号。
光电容积脉搏波(PPG)技术