淺談PPG工作原理 | 合法醫療器材資訊網

2019年5月31日—隨著智慧型穿戴裝置普及，智能穿戴設備應運而生智能手環、智能手錶已經是每個人的基本配件，普通的步數紀錄、行事曆、時間、久坐提醒、 ...

首先我們來了解原理：心率檢測是利用光電感測元件吸收光線能量的原理，紀錄光線於血管中受血液流動的變化而偵測出來的信號。血流速伴隨心臟的搏動而產生變化，光電感測元件會隨著血液量血管的收縮和擴張的變化使得感測器產生明暗的變化量或是光的反射量，而目前業界有兩類感測器可用來呈現，一、是光電二級體感測器(Photodiode Sensor 圖一所示)，二、是互補性氧化金屬半導體傳感器(CMOS Sensor圖二所示) ，皆可用來量測皮下組織血液變化：

圖1：Photodiode Sensor (Reference：TCRT1000)

  圖2：CMOS sensor (Reference：PixArt Imaging PAH8011ET - Ultra Low Power Optical Heart Rate Detection PPG Sensor)  

這兩類PPG光電感測器為了獲得該血流變化，必須利用LED照射進人體皮膚，然後用光電容積脈波(PPG)測量血流引起的反射光強度變化，PPG訊號的週期性與心臟節奏相對應得出來的結果是否夠明顯，足以讓後端演算可以清楚的判斷正確的心率趨勢，而不是一些環境光或是生理訊號中的雜訊，所以會在IC表面鍍膜隔絕環境光或者在感測器輸出端多一道數位Filter，以目前看來Pixart PAH8011ET Heart Rate Detection Sensor兩道工法都有加入，所以CMOS的PI(Perfusion Index)會比Photodiode來的清晰，更容易判讀出心律的變化量。 ...