0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

心率、血氧监测已成智能手表标配功能,PPG测量挑战如何突破

Monika观察 来源:电子发烧友网 作者:莫婷婷 2023-05-25 00:11 次阅读

电子发烧友网报道(文/莫婷婷)智能手表、智能手环的健康监测功能越来越丰富,其中心率监测方案通常采用的是光电容积脉搏波技术(PPG)进行测量。在近几年的迭代过程中,PPG技术已经越来越成熟,当然也存在不少测量挑战亟需突破。

PPG测量脉搏的原理是什么

PPG通过光测量脉搏。手腕处流通的血液脉搏引起动脉周期性的舒张和收缩,造成血液体积变化,LED的光照射到皮肤的真皮和皮下组织会被反射回来,经过光敏传感器接收并转换成电信号,最终经过AD转换成数字信号,由此捕捉脉搏波信息

汇顶科技健康与光线传感器产品线总监程树青表示,PPG测量有两个重要的参数。一个是血流灌注指数PI,一般PI能够达到0.2%到10%,但应用于外部的反射式PI通常会比透射式弱很多,因此测量难度也更大。

另一个是CTR,衡量的是LED的驱动电流和PD接收到的电流比值。它受到LED的发光效率,PD的光电转换效率以及LED和PD之间的距离等诸多因素影响。通常而言CTR的设计越高,意味着转换效率越高,对测量的性能和降低功耗更有帮助。

wKgaomRt4ymAIBC2AAIpyUXn5fo981.png
图源:汇顶科技


为了获得最佳的PPG信号,LED灯通常选择530nm波长的绿光作为测量光源,其PI值最高。在一些信号较好的测量位置,也可以选择红外作为测量的光源。

智能手表的血氧监测同样也是基于PPG技术,与心率监测不同的是,无创血氧测量需要借助PPG-红光和PPG-红外两种不同颜色的光。


可穿戴设备上PPG测量的挑战

程树青表示,虽然PPG属于比较成熟的技术,然而在智能穿戴设备上的准确性一直难以让人满意,另一方面,降低功耗也一直是工程师们追求的目标。

具体来看,可穿戴设备面临的PPG测量挑战包括不同肤色、人体组织厚度等PPG信号差异大、不同光的皮肤穿透深度差异大、环境光变化大、运动伪影等。“其中运动伪影是最难的点,用户日常活动的场景复杂,频率范围覆盖广,其中同频干扰是最难处理的。”他提到。

为了解决上述问题,汇顶科技推出了能够提升血氧检测准确度及降低功耗的传感器产品,包括GH3300和GH3030系列等。据了解,汇顶科技的血氧监测方案已经应用到小米 Watch S1 Pro、小米手环7 Pro以及小天才Z8等产品上,此外,小天才Z9也搭载了汇顶科技的健康传感器,能够实现心率、血氧监测功能。那么,汇顶科技的健康传感器是如何提升PPG测量精度的呢?

根据介绍,汇顶科技的传感器产品有着高性能PPG接收通道,能够兼顾功耗性能,极低的输入等效噪声,挑战极限PI下的测量信号;极高的SNR,让信号质量和LED驱动之间有了更加灵活的选择;通过AGC预采样控制,能够TIA增益误差,从而准确地计算出不同增益下的信号值,提高准确度。

此外丰富的PPG发射接收通道同样能提升PPG测量的准确性。程树青介绍,在发送方面,汇顶科技的GH33XX和GH3030系列产品支持最高16路LED灯,可同时驱动四路单200毫安驱动能力。接收方面,四路ADC通道,单端模式多达8路通道,以节省LED功耗。

除了硬件上的迭代,可穿戴设备需要应用到的VSM算法也在不断迭代。据了解,汇顶科技的VSM算法产品中心率、血氧算法均使用深度学习模型。相比传统特征提取拟合初值,具备更强的拟合能力和更高的预测准确率。“以血氧算法为例,首先对红光红外的数据进行数据滤波、降噪等预处理,然后使用卷积神经网络等模型进行特征提取,最终得到血氧值。”

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • PPG
    PPG
    +关注

    关注

    2

    文章

    62

    浏览量

    17970
  • 智能手表
    +关注

    关注

    35

    文章

    3175

    浏览量

    111066
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    晶能光电PPG传感器在智能手表的应用

    近期,一则微博消息引发了热议。北京一名长期熬夜加班的男子,佩戴华为智能手表时被监测出心脏早搏风险,在301医院的主动致电建议下,及时前往医院作进一步的检查,并确诊心脏早搏。
    的头像 发表于 12-12 13:44 512次阅读
    晶能光电<b class='flag-5'>PPG</b>传感器在<b class='flag-5'>智能手表</b>的应用

    智能手表在2023年成为了人们的“刚需”吗?

    血氧和心率等身体指标。 智能手表不仅保留了传统手表的基本功能,还融合了更丰富多样智能特性功能。用
    的头像 发表于 08-25 09:48 157次阅读

    设计精确的可穿戴式光学心率监测

    从可穿戴心率监测的角度来看,测量PPG信号面临着信噪比、环境光消除、功耗和运动补偿方面的挑战。对于信号链优化,
    的头像 发表于 06-30 10:11 1344次阅读
    设计精确的可穿戴式光学<b class='flag-5'>心率</b><b class='flag-5'>监测</b>器

    2023有哪些值得购买的全智能手表?实测智能手表超过20款,一篇文章告诉你

    随着智能手机的普及与不断发展,智能手表功能和设计方面也不断创新。智能手表也成为了很多人生活中的必备品。它们不仅可以帮助我们监测健康状况,还
    的头像 发表于 06-26 19:54 3861次阅读
    2023有哪些值得购买的全<b class='flag-5'>智能手表</b>?实测<b class='flag-5'>智能手表</b>超过20款,一篇文章告诉你

    手指测原理是什么?

    为什么把手指式仪往手指上一夹就知道自己的氧水平呢?我们就介绍下手指式仪工作原理吧。 我们都知道血红蛋白的作用是携带氧气到身体的各个
    发表于 06-16 07:01

    618临近,哪款智能手表强?

    健康监测、移动支付、久坐提醒、运动数据测量记录,还可以收发信息,与智能家居设备联动,开通sim功能后还可以独立通话,以及在手表上使用各种ap
    的头像 发表于 06-08 20:48 590次阅读
    618临近,哪款<b class='flag-5'>智能手表</b>强?

    2023智能手表哪家强?这些智能手表,谁才是你的菜?

    健康监测、移动支付、久坐提醒、运动数据测量记录,还可以收发信息,与智能家居设备联动,开通esim功能后还可以独立通话,以及在手表上使用各种a
    的头像 发表于 06-06 10:44 2052次阅读
    2023<b class='flag-5'>智能手表</b>哪家强?这些<b class='flag-5'>智能手表</b>,谁才是你的菜?

    智能手表哪个牌子好?

    智能手表,顾名思义,就是将普通的手表进行智能化,智能化的最大特点就是集多功能于一体,让我们更加方便,除了可以查看时间以外,
    的头像 发表于 05-31 15:12 1.8w次阅读
    <b class='flag-5'>智能手表</b>哪个牌子好?

    这些智能手表,不比你手中的智能手表香吗?

    智能手表是一种集成了电子设备和智能功能手表,它可以连接到智能手机,提供健康监测、通知提醒、语音
    的头像 发表于 05-10 17:08 1020次阅读
    这些<b class='flag-5'>智能手表</b>,不比你手中的<b class='flag-5'>智能手表</b>香吗?

    这些智能手表,您喜欢吗?

    智能手表是一种集成了电子设备和智能功能手表,它可以连接到智能手机,提供健康监测、通知提醒、语音
    的头像 发表于 05-09 17:40 429次阅读
    这些<b class='flag-5'>智能手表</b>,您喜欢吗?

    2023好用的智能手表有哪些?

    智能手表是一种可以连接网络并具有一定智能功能的电子手表。它可以检测和跟踪用户的健康数据,如心率、睡眠质量、步数等,还可以接收来自手机的通知、
    的头像 发表于 05-04 17:13 1005次阅读
    2023好用的<b class='flag-5'>智能手表</b>有哪些?

    功能智能手表首选,览邦WACH MAX - A90智能手表体验

    MAX - A90智能手表采用了全功能设计,除了基本的时间显示外,还能够实现健康监测、运动跟踪、信息提醒等众多功能。其中,健康监测方面,览
    的头像 发表于 05-04 09:34 398次阅读
    全<b class='flag-5'>功能</b><b class='flag-5'>智能手表</b>首选,览邦WACH MAX - A90<b class='flag-5'>智能手表</b>体验

    推荐几款好用的智能手表

    智能手表是一种可以连接到手机和其他智能设备的智能穿戴设备。它可以提供许多功能,例如接收通知、拨打电话、监测健康和运动数据等等。
    的头像 发表于 04-30 16:04 1w次阅读
    推荐几款好用的<b class='flag-5'>智能手表</b>

    览邦WACH MAX-A90智能手表:让你玩得更好,还能实时监测你的健康!

    MAX-A90智能手表拥有许多有用的功能,帮助用户更好地管理日常生活。首先,该手表具有计步器、心率监测器、睡眠
    的头像 发表于 04-24 16:10 219次阅读

    使用高度集成的低成本 MSPM0 MCU 简化脉搏仪设计

    简介脉搏仪是用于监测氧水平的医疗仪器。仪器测量氧水平和
    发表于 04-12 14:31