推广 热搜: csgo  vue  angelababy  2023  gps  新车  htc  落地  app  p2p 

手机 光学传感器:全球光学心率传感器

   2023-04-07 网络整理佚名1560
核心提示:许多设备自称能够利用可穿戴设备或智能手机来测量血压。除了一种产品之外,其他所有产品都需要用户事先采用真正的压力传感器和袖带测量血压,还需要经常用袖带重新校准。由于使用智能手机的人数大幅上升,手表等可穿戴设备不断普及,许多推出的应用声称能够利用手机设备或可穿戴设备传感器来测量用户或穿戴者的血压。使用纯光学传感器的设备使用

许多设备声称可以使用可穿戴设备或智能手机测量血压。 除了其中一款产品外,所有产品都要求用户事先使用真正的压力传感器和袖带测量血压,并经常用袖带重新校准。 这些设备甚至不测量血压,而是根据上次校准测量血压变化。

wearable_device.jpg

自新冠病毒出现以来,每四个月死于高血压的患者人数与死者人数相当。 它是过早死亡的第一大原因,但是,如果您知道自己患有高血压,通常很容易治疗。

第一次量血压非常重要,一旦知道血压结果,您就会知道是否需要咨询医生。 如果您需要先用另一台设备测量某台设备,然后才能用另一台设备对其进行测量,则该设备的用处不大。

唯一有用的血压测量设备需要提供具有医学准确性的绝对血压值。 LMD V-Sensor 是唯一一款无需袖带即可真正准确测量血压的设备,重现了过去 100 年来医生所熟知和信赖的方法,此外,通过现代升级,不再需要袖带,只需用力即可或对设备施压 轻按指尖即可轻松完成血压测量。

在购买或投资“无袖带”血压计之前,请询问供应商以下问题:“我需要多久用另一台设备重新校准我的血压计?”

没有袖带设备,是否可以自己测量具有医学准确性的血压? 浏览媒体上最近的文章后,许多人会不自觉地说“是”,并理所当然地认为现在有无数的设备可以让任何人在需要时测量血压。 但这些设备真的名副其实,还是“买家责任”?

新技术的使用一开始似乎总是很诱人——最新的电视、音响系统、汽车,都声称提供更多的功能、更好的性能、超级方便的易用性,事实上,一切。 在各个方面都远远优于以前的任何类似设备。 不要错过这个机会,立即购买! 然而,我们需要仔细研究,摒弃炒作,认真研究它的实际性能,以获得我们需要的核心关键功能。

手机 光学传感器_光学触觉传感器的原理_全球光学心率传感器

传统上,医生使用袖带和压力计(称为血压计)和听诊器来测量血压,以检测血流的声音。 众所周知的程序包括将袖带缠绕在上臂上,使其膨胀,挤压动脉使其收缩或堵塞,从而阻止血液流动; 然后逐渐释放压力,直到血液再次开始流动。 此时,可以测量收缩压,因为袖带压力恰好在心脏收缩(心跳)时平衡动脉中的压力。 然后,当血流完全不受限制时,可以测量舒张压:心跳之间的压力。

可以根据水银柱或压力刻度盘的指示获取收缩压和舒张压读数。 读数显示为:收缩压/舒张压。 大多数成年人的健康血压约为 120/80 mmHg,但有许多因素可以使血压值因人而异——例如年龄、身体健康,甚至一天中的时间和咖啡因摄入量。

基于这种手动测量手机 光学传感器,已经开发出许多自动袖带测量装置。 该设备的工作原理类似于手动测量,但可以检测心跳时动脉区域的微小变化。 这会导致袖带压力升高,压力传感器会检测到这一点。

由于使用智能手机的人数大幅增加,以及手表等可穿戴设备的日益普及,已经推出了许多声称能够使用手机设备或可穿戴设备传感器测量用户或佩戴者血压的应用程序. 除了一种设备外,所有设备都声称能够在没有压力传感器的情况下测量血压。 然而,他们依赖于检测脉搏穿过动脉时的速度。

心脏跳动时,一股股血液涌入动脉。 这股血流以每秒10米左右的速度行进,所以到达身体各个部位大约需要1/4秒。 部分波会在动脉的每个分支处反射,因此任何一点的血压形状取决于复杂的波速和个体生理状况。

众所周知,波速取决于动脉硬度和内部压力,因此原则上可以从速度推导出动脉内压力。 这就是最新的血压测量设备的工作原理。 但所有设备都有一个基本限制——它们需要袖带校准和频繁的重新校准。 您必须以通常的方式测量血压并将您的测量结果输入设备。 然后它会告诉您您的血压变化了多少,并且在几天和几周后您必须再次拿起袖带并输入测量值。

首次校准的必要性不足为奇——每个人的动脉形态都存在微妙的差异,心脏产生的压力波的形状和不同类型动脉的硬度分布也是如此。 需要经常重新校准血压,因为人体生理机能也会发生变化——动脉的表面硬度还取决于其周围组织的硬度,而这又会受到水合作用、肌肉张力、脂肪量和许多其他生理甚至影响的心理因素。

鉴于这些设备不测量血压,而是测量自上次用袖带测量后的血压变化,让我们看看它们是如何工作的。 根据所采用的技术,它们可以分为四种类型:

光学触觉传感器的原理_全球光学心率传感器_手机 光学传感器

1. 仅使用手机摄像头的设备

2. 使用纯光学传感器的设备

3. 使用光学和其他传感器的设备

4. 使用间接数据的设备

一种无需压力传感器即可测量血压变化的装置

1. 只使用手机摄像头的应用

这些产品声称通过读取手指(通常是食指)的脉搏来测量血压,他们用手电筒照亮手指并在 10-15 秒后读取读数。 照相机用于检测动脉对光的吸收。 随着动脉扩张,它们会吸收更多的红光。 因此,由此产生的信号与动脉的直接区域相关,随着压力升高,动脉会随着许多反射波的复杂行为而扩张。

然后可以使用一种称为“脉搏波形分析”的技术来检测与血压相关的波形特征。 这通常是使用机器学习或人工智能来完成的,记录来自各个测量者的信号以及血压。 人工智能试图将波形与测得的血压相关联。

手机 光学传感器_光学触觉传感器的原理_全球光学心率传感器

这种分析本身就很困难,但更难获得准确的结果,因为波形取决于手指按在相机上的力度。 按压会增加手指组织中的压力,因此动脉的面积(取决于动脉内外的压力差)会发生变化。 这种变化不是恒定的——它取决于瞬时压力——所以波形会发生变化。

更重要的是,一些应用程序声称能够使用人工智能来分析由“自拍”相机拍摄的面部视频图像——一种称为经皮光学成像的技术。 这项技术是非接触式的,所以它不取决于你用多大的力气。 几项已发表的研究表明,使用该技术可以像用手指按压相机一样准确地测量血压,但唯一获得美国食品和药物管理局 (FDA) 批准的设备并没有声称可以测量血压,而且仅在严格控制的设置。 在医院环境中使用。

2. 使用纯光学传感器的设备

在大多数活动追踪手环和智能手表上,LED 灯会照亮手腕上的皮肤,光学传感器会测量反射光。 这可以测量脉搏,如果光有两种颜色,还可以测量血液中的氧气量(称为 SpO2)。 这些传感器也可以以与手机摄像头相同的方式工作,具有经过优化以检测动脉血的优势,并且在可穿戴设备的情况下,还可以进行连续监控。 这些设备的挑战在于施加到皮肤表面的压力会影响波形,当用户移动时波形会发生变化(这种效果称为运动伪影)。

同样,它需要经常校准和重新校准,并且一些高级设备与自动袖带一起出售。

3. 一种使用光学和另一个传感器测量血压的装置

一些设备直接测量脉搏波速度,而不是从周围动脉的波形中推断出来。 这又分为两类:

心电图用于检测触发心脏泵血的电信号,或者加速度计用于检测心脏泵血时的振动。

全球光学心率传感器_手机 光学传感器_光学触觉传感器的原理

两个光学传感器用于观察同一动脉上的不同位置,并检测它们之间搏动传播的时间延迟。

使用两个电极检查心电图,通常每个电极夹在每只手的一根手指上。 智能手机通常有一个加速度计,因此可以通过将手机放在胸前来检测振动。这种技术有两个局限性

触发峰(ECG 中的 QRS 复合波,心脏及其瓣膜的各种正向和负向运动)与血液脉冲喷射的时间不一致。 射血前期因人而异,因此从脉搏触发到身体周围检测到脉搏的时间间隔等于射血前期(PEP)加上传播时间。

只有知道心脏和外围之间的有效距离才能获得速度。 在实践中,您需要使用代理参数(例如用户的身高)和经验法则来进行计算。

使用两个传感器存在准确性问题。 动脉中的脉搏不会瞬间跳动,而是会在大约 50 毫秒的时间内上升,并且在运动期间,它甚至会因脉搏而异。 很难将其测量时间优化到 10 毫秒,即波传播 100 毫米的时间。 两个传感器必须相隔很远才能准确估计波速。 即使在测量波速时,仍然存在随着各种生理条件而变化的问题,需要经常重新校准。

4. 使用间接数据的设备

现在有一种新设备使用脉搏波的脉搏波速度分析以及广泛的间接数据——例如用户的年龄、身高、性别和体重——来进行血压测量。 这些设备通过机器学习或人工智能进行训练,以使用检测信号和间接数据分析多人数据。 据说这些设备可以提供绝对的血压测量值手机 光学传感器,而无需通过袖带进行个人校准。

这种方法的有效性值得怀疑,一家专门从事这一类别的公司最近跳入了纯脉冲波形分析阵营,提供了一种带袖带的个人校准解决方案。 即使该产品有效,也会引起更深层次的担忧。

手机 光学传感器_全球光学心率传感器_光学触觉传感器的原理

仅使用间接数据来了解您的血压是个好主意。 它给出的结果是针对您的年龄、身高、性别和体重的正常个体血压值。 由于(原则上)我们大多数人的身体都是正常的,因此在大多数情况下这是一个很好的衡量标准。 当然,它无法检测异常个体的血压值,对于异常个体,早期准确的血压测量至关重要。 血压计使用的国际标准是其测量的平均准确度。 因此,如果一个设备告诉你你的血压应该在哪个范围内,这个设备就可以通过国际标准,因为少数不正常的个体会被个体情况所涵盖的大量正常所取代。

V-Sensor - 经过科学验证,结合新技术

只有一种已知的非侵入式精确测量血压的方法——经典的闭塞技术,它向动脉周围的组织施加压力以平衡内部压力。

瑞士公司 LMD 将这项技术提升到了一个全新的水平,十多年来一直致力于开发花生大小的微型设备,现在将它们集成到越来越多的智能手机和支持蓝牙的可穿戴设备中。 一个装置。

LMD V-Sensor 配备专用集成电路 (ASIC),可与手机配合处理和计算数据。 LMD V-Sensor 采用嵌入式柔性树脂 MEMS 压力传感器,食指按压值会传输到专用集成电路 (ASIC)。 这是该产品与所有其他产品的主要区别 - 它使用压力传感器测量血压。 大多数人不知道的是,在人的食指上,靠近皮肤表面的地方有动脉。

对这些动脉施加压力会导致它们收缩或阻塞,就像袖带对您的上臂施加压力一样。 智能手机应用程序上类似游戏的界面可确保用户施加正确的手指压力,并保持约 45 秒。

V-Sensor 还有一个由两个 LED 和一个光电二极管组成的光学传感器。 光学传感器照亮皮肤,因此可以看到血流并根据血液颜色(血红蛋白反射光)和脉搏率 (bpm) 测量血氧水平。 此外,V-Sensor还集成了红外线测温仪,可以扫描额头,获得医疗级精准的温度读数。 根据呼吸与脉搏的关系,可以测出呼吸率。 ASIC 还可以用双手测量心电图。

LMD 是同类设备的唯一制造商。 在 LMD 开发并获得专利后,密歇根大学使用相同的科学原理独立发明了一种原型设备,该设备被证明可以在不使用袖带的情况下准确可靠地测量血压。

 
反对 0举报 0 收藏 0 打赏 0评论 0
 
更多>同类资讯
推荐图文
推荐资讯
点击排行
网站首页  |  关于我们  |  联系方式  |  使用协议  |  版权隐私  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  积分换礼  |  网站留言  |  RSS订阅  |  违规举报
Powered By DESTOON