一区二区三区三上|欧美在线视频五区|国产午夜无码在线观看视频|亚洲国产裸体网站|无码成年人影视|亚洲AV亚洲AV|成人开心激情五月|欧美性爱内射视频|超碰人人干人人上|一区二区无码三区亚洲人区久久精品

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評(píng)論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會(huì)員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識(shí)你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

通過PPG傳感器的信號(hào)處理和校準(zhǔn)提供人體血液測量

454398 ? 來源:edn ? 作者:MARC SMITH ? 2021-03-31 14:22 ? 次閱讀
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

脈搏血氧儀是一種光電容積描記(PPG)傳感器,是一種電子設(shè)備,可以測量人的血氧飽和度(SpO2)和心率(HR)水平。自1930年代問世以來,這些傳感器已在許多應(yīng)用中找到了應(yīng)用,例如手術(shù),麻醉后護(hù)理單元,新生兒護(hù)理和新生兒ICU,急診護(hù)理以及呼吸病人監(jiān)護(hù)。最近,這些傳感器被用于可穿戴的健康和健身應(yīng)用中。

PPG傳感器是一種對器官(包括動(dòng)脈)進(jìn)行體積測量的儀器。這些傳感器產(chǎn)生光學(xué)獲得的體積描記圖。市場上的產(chǎn)品使用專用的高性能模擬前端(AFE),這些前端驅(qū)動(dòng)LED并檢測反射的光信號(hào)。產(chǎn)生的原始信號(hào)可以通過多種方式處理,以產(chǎn)生各種有用的結(jié)果,例如:

  • 脈搏血氧飽和度(SpO2)水平
  • HR和HR變異性(HRV)級(jí)別
  • 收縮/舒張期血容量行為
  • 周圍灌注指數(shù)(PPI或PI)
  • 厚度變化指數(shù)(PVI)

本文介紹此列表中前兩個(gè)應(yīng)用程序的信號(hào)處理和校準(zhǔn)的詳細(xì)信息:SpO2和HR。如果您熟悉SpO2的基礎(chǔ)知識(shí),請?zhí)^本節(jié),繼續(xù)進(jìn)行反射性脈搏血氧飽和度測定。

SpO2基本原理
脈搏血氧儀,也稱為脈搏血氧傳感器或監(jiān)護(hù)儀,可無創(chuàng)地估算動(dòng)脈血氧飽和度(Sa O2)。動(dòng)脈血氧飽和度水平可提供有關(guān)患者呼吸功能的信息,其中一系列器官負(fù)責(zé)吸收氧氣并排出二氧化碳。肺是與此功能相關(guān)的主要器官,它在我們呼吸時(shí)實(shí)現(xiàn)氣體交換。其他涉及的器官包括靜脈和動(dòng)脈,它們分別是氧氣和二氧化碳進(jìn)入細(xì)胞或從細(xì)胞傳出的途徑[1,2]。

傳統(tǒng)上,SaO2的測量是使用體外血?dú)夥治鰞x進(jìn)行的。這不僅耗時(shí),而且還需要適當(dāng)?shù)尼t(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室。另一方面,Pulse ox提供了一種技術(shù),可以以一種快速且無創(chuàng)的方式以合理的準(zhǔn)確度(即,醫(yī)療級(jí)儀器為2%)估算SaO2[1,2]。

SpO2代表外周毛細(xì)血管血氧飽和度。盡管從技術(shù)上講毛細(xì)管不被認(rèn)為是器官,但血流卻來自動(dòng)脈(由兩種或多種組織類型組成的器官)。通過脈沖ox,將功能性SpO2測量為含氧血紅蛋白(含氧的血紅蛋白,HbO2)與總血紅蛋白(含氧和非含氧血紅蛋白,HbO2+ Hb)之比。非氧化血紅蛋白也稱為還原血紅蛋白。公式如下:

氧飽和度是指血紅蛋白分子對氧分子具有高親和力的事實(shí)。如此之多,以至于血紅蛋白分子中的所有四個(gè)鐵位點(diǎn)通常會(huì)與氧分子結(jié)合。存在最大數(shù)量的氧分子鍵的這種狀態(tài)稱為氧飽和度。血紅蛋白分子特征性地具有兩種狀態(tài):零個(gè)氧分子(非氧合血紅蛋白,Hb)或四個(gè)氧分子(氧合血紅蛋白,HbO2)。下面的圖1顯示了血紅蛋白分子的圖,并傳達(dá)了氧通常如何在四個(gè)結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合。

圖1在血紅蛋白分子中,氧通常會(huì)在四個(gè)結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合。

盡管SpO2通常被稱為血液的“氧飽和度水平”,但該術(shù)語在解釋上可能會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)。SpO2或SpO2實(shí)際上是肺功能的量度。也就是說,血紅蛋白分子在肺部時(shí)與氧分子的結(jié)合程度。SpO2水平通常以百分比表示。下表1顯示了典型的脈沖ox范圍。請注意,低氧血癥是動(dòng)脈血缺氧的疾病。低氧血癥可引起缺氧,這是身體器官和組織缺氧的狀況。

表1SpO2級(jí)別

反射式脈搏血氧飽和度儀市場上
可買到的光學(xué)設(shè)備系列由AFE和集成模塊組成,這些模塊采用反射技術(shù)來測量脈搏ox和/或HR信號(hào)。為此,需要兩個(gè)用于脈沖ox的固定波長光源(紅色和紅外)和/或用于手腕HR和一個(gè)光電探測器的一個(gè)固定波長的光源(綠色)。圖2說明了一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的示例,該光學(xué)系統(tǒng)具有兩個(gè)LED(即固定波長光源)和一個(gè)光電二極管(即光電檢測器),其后是用于將信號(hào)數(shù)字化的高性能ADC

圖2反射式脈搏血氧飽和度測定法使用的光學(xué)系統(tǒng)帶有兩個(gè)LED,一個(gè)光電二極管和一個(gè)高性能ADC。

注意:“ NO INK”標(biāo)記表示光學(xué)透明的區(qū)域,用于將組織反射的光隔離到光電二極管(PD),同時(shí)減少環(huán)境光。在實(shí)際應(yīng)用中,LED和PD之間通常有一個(gè)光學(xué)墻,以減少串?dāng)_,從而進(jìn)一步隔離反射光。

雖然血液中包含各種類型的血紅蛋白化合物,但我們假設(shè)氧化和脫氧的血紅蛋白是SpO2計(jì)算的重要因素。在反射脈沖牛中,LED照亮皮膚組織,并且反射信號(hào)被光電二極管檢測到。該反射信號(hào)包含被動(dòng)脈/毛細(xì)血管的體積變化光學(xué)調(diào)制的光。PPG信號(hào)在確定HR和SpO2水平時(shí)非常重要。PPG信號(hào)具有直流成分和交流成分(圖3)。

圖3PPG信號(hào)由直流和交流分量組成。

直流分量歸因于非搏動(dòng)組織,靜脈毛細(xì)血管和動(dòng)脈血的光吸收。[1]另一方面,AC成分是由于動(dòng)脈血的搏動(dòng)性所致。因?yàn)閯?dòng)脈與心臟直接相連,所以動(dòng)脈血會(huì)隨著心臟的搏動(dòng)而搏動(dòng)。瞬時(shí)心率可以通過測量連續(xù)收縮峰之間的時(shí)間來計(jì)算。僅使用一個(gè)LED(例如紅色或綠色)即可測量HR,因?yàn)榻涣鞣至渴俏ㄒ恍枰男盘?hào)。

SpO2測量使用兩個(gè)不同波長的LED來確定氧合血紅蛋白與氧合血紅蛋白的比率。紅色和IR LED通常用于確定單獨(dú)的PPG信號(hào)。圖4顯示了血紅蛋白的消光圖,該圖揭示了不同波長下光的相對組織吸收率。

圖4該血紅蛋白的消光圖顯示了HbO2和Hb的摩爾吸收系數(shù)。

當(dāng)固定波長的光照射在皮膚組織上時(shí),反射信號(hào)將包含靜態(tài)信號(hào)(隨時(shí)間變化),搏動(dòng)信號(hào)(隨時(shí)間變化)和一些噪聲。圖5顯示了兩個(gè)波長脈動(dòng)信號(hào)的典型體積描記圖。


圖5典型的紅色和IR PPG信號(hào)。

由于兩個(gè)LED的DC分量和AC分量具有不同的幅度,因此必須對其進(jìn)行歸一化以進(jìn)行有用的比較。對于此比較,比值[R被確定,其正比于血氧飽和度2。

R的以下方程式(也稱為“比率之比”)為:

注意:第二個(gè)因素將紅色和紅外AC信號(hào)的比率歸一化。

一旦找到R的值,就可以使用曲線近似或查找表來估計(jì)SpO2。

PPG信號(hào)
的信號(hào)處理來自脈沖ox和HR傳感器IC的數(shù)字化輸出信號(hào)代表原始PPG信號(hào)。以這種方式進(jìn)行有意設(shè)計(jì),可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行外部信號(hào)處理,以分離出相關(guān)的醫(yī)學(xué)信息,例如收縮/舒張血容量行為,呼吸行為,外周血流灌注指數(shù)(PPI),體積變異性指數(shù)(PVI),血氧(SpO2水平,心率(HR)和心率變異性(HRV)水平等。如前所述,本文的重點(diǎn)是血氧定量數(shù)據(jù)的信號(hào)處理,以得出外周毛細(xì)血管血氧飽和度和心率測量值。

圖6提供了原始PPG信號(hào)的信號(hào)處理示例,可得出SpO2和HR測量值。這個(gè)例子不是唯一的,您可以定制為增強(qiáng)信號(hào)信息而定制的步驟順序。通常,您要最大化信噪比。請注意,我們還沒有解決運(yùn)動(dòng)偽影剔除(由于運(yùn)動(dòng)效應(yīng)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞)的問題。本節(jié)僅介紹確定HR和SpO2級(jí)別所需的信號(hào)處理,而不會(huì)產(chǎn)生明顯的運(yùn)動(dòng)偽影。接下來的幾節(jié)將介紹圖6中概述的功能組件。

圖6信號(hào)處理提取了SpO2和HR測量值。

低通濾波器操作
第一個(gè)低通濾波器(LPF)模塊可提供高頻噪聲抑制功能。這也包括高頻運(yùn)動(dòng)效果。圖7顯示了典型的PPG波形。由于其復(fù)雜的性質(zhì)(即非正弦曲線),在選擇合適的LPF時(shí)必須小心。如果選擇了具有陡峭過渡的LPF,則由于色散(組成復(fù)雜波形的諧波分量的不相等延遲),PPG波形可能會(huì)失真。在許多情況下,采用恒定或近似恒定群延遲數(shù)字濾波器(又稱線性相位濾波器)。貝塞爾(Bessel),等波紋線性相位和/或過渡數(shù)字濾波器是也可以在此處使用的濾波器類型。

圖7典型的PPG信號(hào)具有峰值和谷值。

一些系統(tǒng)將結(jié)合LPF操作使用平滑濾波器(例如,移動(dòng)平均濾波器,數(shù)字濾波器,Savitzky-Golay濾波器等)。在需要識(shí)別數(shù)據(jù)趨勢和抑制噪聲的地方,采用了平滑濾波器。平滑濾波器的另一個(gè)特征是色散最小。這有助于提高數(shù)據(jù)精度,而不會(huì)扭曲信號(hào)趨勢。

峰值/谷值檢測
峰值/谷值檢測操作不僅提供基本的脈沖時(shí)序(即HR信息),而且還提供計(jì)算SpO2級(jí)別所需的未補(bǔ)償?shù)腄C和AC級(jí)別。

圖7示出了典型的原始PPG數(shù)據(jù)信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)相對穩(wěn)定時(shí),峰值/谷值檢測非常簡單。就是說,不是太吵,沒有運(yùn)動(dòng)偽影,并且沒有足夠的用戶灌注?,F(xiàn)在,我們將專注于檢測波形的峰值和谷值所需的基本操作。

一種檢測信號(hào)峰值的技術(shù)是對數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行微分。峰值與導(dǎo)數(shù)等于零的點(diǎn)相關(guān)。在圖7中,這些零交叉點(diǎn)用紅色圈出。

不幸的是,PPG信號(hào)很復(fù)雜,具有多個(gè)導(dǎo)數(shù)等于零的點(diǎn)。在存在噪聲的情況下,這甚至更具挑戰(zhàn)性。幸運(yùn)的是,感興趣的導(dǎo)數(shù)零交叉點(diǎn)始終位于導(dǎo)數(shù)波形峰值之后。避免進(jìn)行另一次導(dǎo)數(shù)運(yùn)算(即,獲得第二階導(dǎo)數(shù)以確定一階導(dǎo)數(shù)中的最小/最大點(diǎn)),可以應(yīng)用簡單的電平檢測運(yùn)算來確定峰的負(fù)斜率側(cè),從而確定下一個(gè)零位。與PPG峰相關(guān)的交叉點(diǎn)。

通過找到連續(xù)的零交叉之間的時(shí)間,您可以測量脈沖頻率R'-R'(又稱HR)。將其與ECG RR脈搏率區(qū)分開來稱為R'-R'。盡管R'-R'具有與之相關(guān)的血容量傳輸延遲,但其值是HR的正確度量。

圖8顯示了用于檢測PPG信號(hào)峰值和谷值的基本流程圖示例。子例程末尾的一些操作是SpO2確定的準(zhǔn)備操作。

圖8用于檢測峰值和谷值的子例程流程圖示例。

平滑導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)
為了成功地將微分應(yīng)用到光信號(hào)處理中,必須將微分與平滑結(jié)合使用,以優(yōu)化信噪比(SNR)。進(jìn)行足夠的平滑處理后,平滑后的導(dǎo)數(shù)的SNR會(huì)好于未平滑原始信號(hào)的SNR。

從理論上講,無論在何處執(zhí)行平滑操作(在導(dǎo)數(shù)函數(shù)之前或之后)都無關(guān)緊要,應(yīng)牢記信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。在某些情況下,未平滑的差分信號(hào)可能會(huì)超出允許的“凈空”,從而導(dǎo)致信號(hào)失真。選擇平滑濾波器的主要設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)包括:

  • 平滑類型
  • 平滑率(平滑寬度與原始峰的寬度之比),以及
  • 執(zhí)行平滑操作的次數(shù)[3]。

當(dāng)信號(hào)被微分時(shí),該信號(hào)中的噪聲也被微分。如果信號(hào)噪聲主要為“白色”,則在導(dǎo)數(shù)信號(hào)中它將變?yōu)椤八{(lán)色”。在有限的頻率范圍內(nèi),隨著頻率的增加,藍(lán)噪聲功率密度以每倍頻程3dB的速率增加。因此,平滑濾波器將減少藍(lán)噪聲功率,從而與原始信號(hào)相比,會(huì)增加導(dǎo)數(shù)信號(hào)的SNR [3]。

在設(shè)計(jì)使用平滑的算法時(shí)要格外小心。例如,一種用于檢測和測量信號(hào)峰值的流行技術(shù)是在平滑的一階導(dǎo)數(shù)中定位向下的零交叉點(diǎn)。平滑操作僅應(yīng)用于導(dǎo)數(shù)以找到信號(hào)峰值的位置。每個(gè)峰的位置,高度和寬度由零交叉點(diǎn)附近的原始原始數(shù)據(jù)段的最小二乘曲線擬合確定。因此,即使需要進(jìn)行大的平滑以可靠地識(shí)別噪聲尖峰,通過曲線擬合提取的峰值參數(shù)也不會(huì)失真。

由于Savitzky-Golay濾波器[3,4]可以同時(shí)執(zhí)行微分和平滑處理,因此它是考慮的絕佳候選者。平滑有助于減少導(dǎo)數(shù)中的噪聲,從而產(chǎn)生更可靠的過零檢測(即時(shí)間戳)。這可能是系統(tǒng)鏈中最困難的處理任務(wù):區(qū)分噪聲信號(hào)以準(zhǔn)確確定PPG信號(hào)的峰值和谷值位置。訓(xùn)練有素的DSP工程師應(yīng)該能夠?yàn)樗?她的應(yīng)用程序開發(fā)最佳的系統(tǒng)設(shè)計(jì),該設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)以下處理任務(wù):

  • LPF可以減少較高頻率的噪聲(包括運(yùn)動(dòng)偽影)。
  • 平滑濾波器有助于峰值/谷值檢測過程。
  • 差異化因素。

有多種類型的平滑濾波器可供選擇。以下是一小部分平滑濾波器,供潛在考慮[5]:

  • 矩形平滑或未加權(quán)的滑動(dòng)平均平滑
  • 加權(quán)滑動(dòng)平均平滑度(例如,三角形,指數(shù)等)
  • 卡爾曼濾波器
  • Savitzky-Golay平滑濾波器
  • 平滑樣條

由于各種平滑濾波器實(shí)現(xiàn)之間需要權(quán)衡取舍,因此您應(yīng)該研究多種平滑濾波器設(shè)計(jì),以確定給定應(yīng)用的最佳解決方案。

AC / DC估計(jì)器圖9中
的峰值通過相關(guān)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)零交叉點(diǎn)突出顯示。該算法接下來將找到谷值(即谷值)。

圖9這些圖顯示了PPG信號(hào)的交流和直流電平的估計(jì)。

需要了解峰值和谷值位置處的信號(hào)幅度,以便按以下方式估算AC和DC信號(hào)值:

AC紅色= ADC(紅色)Cnts @峰值– ADC(紅色)Cnts @谷值
AC紅外= ADC(紅外)Cnts @峰值– ADC(紅外)Cnts @谷值
DC紅色=(ADC(紅色)Cnts @峰值+ ADC(紅色)Cnts @谷底)/ 2
DC紅外=(ADC(紅外)Cnts @峰值+ ADC(紅外)Cnts @谷底)/ 2

此處顯示的DC估計(jì)值基于峰值和谷值的平均值。這提供了一些額外的濾波(即平均),可以幫助解決低頻(運(yùn)動(dòng))偽影和帶內(nèi)噪聲。單獨(dú)的峰值/谷值也可以用作DC估計(jì)值,但是它更容易受到瞬時(shí)噪聲的影響。

在可穿戴應(yīng)用中使用反射式PPG傳感器時(shí),通常會(huì)觀察到低頻(運(yùn)動(dòng))偽影,有時(shí)稱為基線漂移。它顯示為PPG信號(hào)趨勢或漂移。它可以具有正斜率,負(fù)斜率或根本沒有斜率。

“ R”計(jì)算
下一步是純粹的計(jì)算。例如,我們將使用以下PPG峰值和谷值:

ADC(紅色)Cnts @峰= 81533
ADC(紅色)Cnts @谷= 81427
ADC(紅外)Cnts @峰= 94383
ADC(紅外)Cnts @谷= 94078

計(jì)算AC / DC估計(jì)產(chǎn)量:

AC紅色= 81533 – 81427 = 106
AC紅外= 94383 – 94067 = 305
DC紅色=(81533 + 81427)/ 2 = 81480
DC紅外=(94383 + 94067)/ 2 = 94225

然后使用“比率比率”公式計(jì)算R,如下所示:

SpO2傳感器校準(zhǔn)

為了獲得SaO2估算值(即SpO2傳感器測量值),必須建立R和SaO2之間的關(guān)系。這涉及通過以下方法之一對SpO2傳感器進(jìn)行校準(zhǔn):

  • 醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集
  • 內(nèi)標(biāo)校準(zhǔn)
  • 免校準(zhǔn)脈沖牛

對于高精度(2%)傳感器系統(tǒng)(例如,醫(yī)療級(jí)脈沖牛),美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)為SpO2傳感器系統(tǒng)的測試,數(shù)據(jù)收集和后續(xù)校準(zhǔn)建立了標(biāo)準(zhǔn)[6] 。這些標(biāo)準(zhǔn)包括以下內(nèi)容:

ISO 80601-2-61:2017 –醫(yī)用電氣設(shè)備—第2-61部分:脈搏血氧儀設(shè)備的基本安全性和基本性能的特殊要求。

脈搏血氧儀–上市前通知提交[510(k)s]工業(yè)和食品藥品監(jiān)督管理局工作人員指南

請注意,F(xiàn)DA要求整個(gè)系統(tǒng)(不僅是傳感器)都要完成SpO2性能分析。因此,每位客戶必須在最終產(chǎn)品中使用所用傳感器產(chǎn)品前面的光學(xué)屏蔽來驗(yàn)證FDA級(jí)SpO2測量性能。有關(guān)更多校準(zhǔn)的詳細(xì)信息,請參考使用Maxim MAX32664傳感器集線器進(jìn)行SpO2測量的指南應(yīng)用說明。

使用內(nèi)標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)涉及對已知設(shè)備的擁有,維護(hù)和定期校準(zhǔn)。在收集SpO2校準(zhǔn)數(shù)據(jù)時(shí),該已知單元應(yīng)用作控制單元。請注意,由于缺乏環(huán)境氧氣水平控制,因此涉及的患者數(shù)據(jù)范圍非常有限。需要醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室來控制和監(jiān)視低于正常水平的環(huán)境氧氣水平,以及受試者的健康和安全。

免校準(zhǔn)脈沖ox基于理論上得出的SpO2/R數(shù)據(jù)。有許多文件可以解決這種方法。由于該技術(shù)伴隨著較大的錯(cuò)誤,因此被用于非臨床應(yīng)用。

下面的圖10顯示了SpO2/R經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的示例。顯示了兩個(gè)數(shù)據(jù)擬合以供參考:1)最佳擬合直線(BFSL)和2)二階多項(xiàng)式擬合,均使用最小二乘回歸法得出。注意,當(dāng)R<0.4時(shí),SpO?2估計(jì)值實(shí)質(zhì)上為100%。

圖10經(jīng)驗(yàn)SpO2/R)數(shù)據(jù)示例。

取決于給定應(yīng)用的可接受誤差水平,與數(shù)據(jù)擬合方法(例如曲線擬合,分段曲??線,樣條擬合等)相反,可能需要數(shù)據(jù)表查找技術(shù)。

SpO2估計(jì)器(即SpO2測量)
確定R后,可以使用曲線近似或查找表確定SpO2估計(jì)。以下是使用圖10中的二階多項(xiàng)式逼近確定脈沖ox測量的示例:

這樣就完成了圖6中概述的信號(hào)處理。如前所述,這只是可以實(shí)現(xiàn)的眾多信號(hào)處理算法之一。

SpO2傳感器錯(cuò)誤源
在得出結(jié)論之前,用戶應(yīng)意識(shí)到可能損壞HR和脈搏氧信號(hào)的潛在錯(cuò)誤源。根據(jù)應(yīng)用程序的不同,可能需要各種設(shè)計(jì)技術(shù)來減輕下列錯(cuò)誤源的數(shù)量:

  • 生物學(xué)因素:CO-Hb和MET-Hb
  • 低頻電噪聲(白噪聲和閃爍噪聲,50 / 60Hz電源線噪聲,附近組件的系統(tǒng)噪聲和不良的布局技術(shù)等)
  • 低頻光學(xué)噪聲(熒光燈,柵欄效果導(dǎo)致陰影/光事件等)
  • 呼吸(與SpO2和HR信號(hào)具有幾乎相同的周期性運(yùn)動(dòng))
  • 傳感器位移
  • 運(yùn)動(dòng)偽影

灌注(環(huán)境溫度低;黑色素等生理差異;等)

反射式PPG傳感器系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)偽像是一個(gè)特別難于減小的誤差源。外殼和光學(xué)組件系統(tǒng)設(shè)計(jì)加劇了這兩種情況,這兩種設(shè)計(jì)都針對特定的可穿戴身體位置。通??梢酝ㄟ^使用光學(xué)仿真工具和基準(zhǔn)評(píng)估來減少這種情況。加速度計(jì)可與HR / SpO2傳感器設(shè)備一起使用,以監(jiān)視和檢測運(yùn)動(dòng),使用戶能夠確定運(yùn)動(dòng)事件的必要條件(數(shù)據(jù)平滑,丟棄損壞的數(shù)據(jù)等)。

本文研究了脈沖氧和心率監(jiān)測系統(tǒng)的信號(hào)處理和校準(zhǔn)要求。通過使用強(qiáng)大的信號(hào)處理算法并減輕噪聲源,光學(xué)傳感解決方案可以提供將原始信號(hào)轉(zhuǎn)化為有用的健康狀況所需的性能。

馬克·史密斯(Marc Smith)是Maxim Integrated的前雇員。有關(guān)本文的問題或意見,可以直接聯(lián)系Steve Koh ,。

參考

Wukitsch,MW,Petterson,MMT,Tobler,DR,和Pologe,JA(1988)。脈搏血氧飽和度:理論,技術(shù)和實(shí)踐分析。臨床監(jiān)測雜志,4(4),290-301。

Nitzan,M.,Romem,A.,Koppel,R.,(2014)。脈搏血氧飽和度:基本原理和技術(shù)更新。德芙醫(yī)學(xué)出版社有限公司。醫(yī)療設(shè)備:證據(jù)和研究。脈搏血氧飽和度測定法的準(zhǔn)確性,第4頁。

O'Haver,T。,(2014年)。信號(hào)處理的語用簡介及其在化學(xué)分析中的應(yīng)用。

羅納德·W·謝弗(Shafer),“什么是Savitzky-Golay濾波器?” IEEE信號(hào)處理雜志。2011年7月。

MathWorks。過濾和平滑數(shù)據(jù)

Maxim集成應(yīng)用筆記AN6845:使用Maxim MAX32664傳感器集線器進(jìn)行SpO2測量的指南

編輯:hfy

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
  • 傳感器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    2567

    文章

    53026

    瀏覽量

    767825
  • 低通濾波器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    14

    文章

    496

    瀏覽量

    48253
收藏 人收藏
加入交流群
微信小助手二維碼

掃碼添加小助手

加入工程師交流群

    評(píng)論

    相關(guān)推薦
    熱點(diǎn)推薦

    測量拉力用什么傳感器

    傳感器。本文將帶你從工作原理到實(shí)際應(yīng)用,全面解析這項(xiàng)“拉力感知”技術(shù)。 ? 第一部分:拉力測量傳感器概述 拉力測量傳感器是一種用于
    的頭像 發(fā)表于 04-17 16:18 ?272次閱讀

    工業(yè)傳感器校準(zhǔn):步驟、技巧與維護(hù)全解析

    解和執(zhí)行這一重要過程。 一、校準(zhǔn)的重要性 傳感器在長時(shí)間的使用過程中,由于環(huán)境因素、物理磨損或內(nèi)部元件老化等原因,其測量精度可能會(huì)逐漸下降。校準(zhǔn)
    的頭像 發(fā)表于 04-15 18:23 ?690次閱讀

    運(yùn)動(dòng)測量傳感器概述與原理

    關(guān)鍵技術(shù)——運(yùn)動(dòng)測量傳感器。本文將帶你從工作原理到實(shí)際應(yīng)用,全面解析這項(xiàng)“運(yùn)動(dòng)感知”技術(shù)。 第一部分:運(yùn)動(dòng)測量傳感器概述 運(yùn)動(dòng)測量
    的頭像 發(fā)表于 03-13 14:21 ?345次閱讀

    激光位移傳感器校準(zhǔn)方法

    激光位移傳感器校準(zhǔn)方法主要包括以下步驟: 一、準(zhǔn)備階段 設(shè)備準(zhǔn)備 : 激光位移傳感器 標(biāo)準(zhǔn)位移裝置(如標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)或精密滑軌) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 讀數(shù)顯微鏡(或激光干涉儀等高精度測量設(shè)備,
    的頭像 發(fā)表于 02-13 17:36 ?1315次閱讀

    詳解溫度傳感器校準(zhǔn)方法

    作為天然溫度基準(zhǔn)。常見定點(diǎn)包括: 水三相點(diǎn):0.01℃(精確度可達(dá)±0.0001℃) 水沸點(diǎn):100℃(需考慮大氣壓修正) 錫凝固點(diǎn):231.928℃ 實(shí)驗(yàn)室通過特殊裝置創(chuàng)造這些相變條件,將待校準(zhǔn)傳感器與標(biāo)準(zhǔn)
    的頭像 發(fā)表于 02-11 14:35 ?1087次閱讀

    如何校準(zhǔn)位移傳感器

    校準(zhǔn)方法之前,了解不同類型的位移傳感器是必要的。常見的位移傳感器包括: 電位計(jì)式位移傳感器通過測量
    的頭像 發(fā)表于 01-19 09:44 ?1243次閱讀

    光纖傳感器信號(hào)處理方法

    光纖中傳播時(shí),其特性(如光強(qiáng)、相位、偏振等)會(huì)受到外部環(huán)境的影響。通過測量這些變化,可以間接地獲取被測物理量的信息。 光纖傳感器的類型 強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器
    的頭像 發(fā)表于 01-18 10:36 ?1293次閱讀

    afe4900在測量PPG信號(hào)比較弱的時(shí)候,有時(shí)取到的環(huán)境光信號(hào)是負(fù)的,怎么處理

    我們發(fā)現(xiàn),在測量PPG信號(hào)比較弱的時(shí)候,有時(shí)取到的環(huán)境光信號(hào)是負(fù)的(按照32bit有符號(hào)數(shù)),PPG
    發(fā)表于 12-04 08:19

    如何校準(zhǔn)溫度傳感器

    校準(zhǔn)溫度傳感器是確保其測量準(zhǔn)確性的重要步驟。以下是一些常用的溫度傳感器校準(zhǔn)方法: 一、比較法校準(zhǔn)
    的頭像 發(fā)表于 11-22 09:36 ?2912次閱讀

    人體體溫監(jiān)測傳感器怎么用

    體溫。人體是一個(gè)天然的紅外輻射源,其輻射能量主要集中在3-50微米的波長范圍內(nèi),其中90%集中在8-14微米。體溫監(jiān)測傳感器通過接收這些輻射能量,將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再
    的頭像 發(fā)表于 09-25 10:23 ?2837次閱讀

    線性霍爾效應(yīng)傳感器角度測量原理、實(shí)現(xiàn)和校準(zhǔn)

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《線性霍爾效應(yīng)傳感器角度測量原理、實(shí)現(xiàn)和校準(zhǔn).pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 09-23 11:50 ?5次下載
    線性霍爾效應(yīng)<b class='flag-5'>傳感器</b>角度<b class='flag-5'>測量</b>原理、實(shí)現(xiàn)和<b class='flag-5'>校準(zhǔn)</b>

    線性霍爾效應(yīng)傳感器角度測量原理、實(shí)現(xiàn)和校準(zhǔn)

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《線性霍爾效應(yīng)傳感器角度測量原理、實(shí)現(xiàn)和校準(zhǔn).pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 09-23 11:49 ?13次下載
    線性霍爾效應(yīng)<b class='flag-5'>傳感器</b>角度<b class='flag-5'>測量</b>原理、實(shí)現(xiàn)和<b class='flag-5'>校準(zhǔn)</b>

    AMR角度傳感器校準(zhǔn)

    電子發(fā)燒友網(wǎng)站提供《AMR角度傳感器校準(zhǔn).pdf》資料免費(fèi)下載
    發(fā)表于 08-28 10:23 ?0次下載
    AMR角度<b class='flag-5'>傳感器</b><b class='flag-5'>校準(zhǔn)</b>

    人體紅外傳感器輸出信號(hào)有哪些

    人體紅外傳感器是一種廣泛應(yīng)用于安防、監(jiān)控、智能家居等領(lǐng)域的傳感器,其主要功能是檢測人體的存在和運(yùn)動(dòng)。本文將介紹人體紅外
    的頭像 發(fā)表于 08-20 09:30 ?2369次閱讀

    人體紅外傳感器的作用是什么

    的工作原理基于人體發(fā)出的紅外輻射。人體的溫度通常在36.5℃到37.5℃之間,這個(gè)溫度遠(yuǎn)高于周圍環(huán)境的溫度。因此,人體會(huì)不斷地向周圍環(huán)境輻射紅外能量。人體紅外
    的頭像 發(fā)表于 08-20 09:16 ?2955次閱讀