隨著“量化生活運(yùn)動(dòng)”日益普及，人們對(duì)能夠集成到手表、智能手機(jī)或健身手環(huán)等所謂可佩戴式小配件中的醫(yī)療測量方法也越來越感興趣。這種興趣，始于使用加速傳感器來測定步頻的健身追蹤器?，F(xiàn)在，光學(xué)傳感器還能直接測量心率和血氧飽和度，進(jìn)一步擴(kuò)大了自我觀察的可能性。除此之外，在手腕或手指上進(jìn)行脈搏測量，比佩戴胸帶更加方便。最后同樣重要的是，光學(xué)方法在經(jīng)濟(jì)方面同樣具有優(yōu)勢，因?yàn)楦咝ED的新技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更高能效和更緊湊的傳感器。

　　歐司朗光電半導(dǎo)體提供種類繁多的創(chuàng)新型元件，用于現(xiàn)代健身追蹤和健康監(jiān)測，其中包括采用不同封裝、尺寸和性能級(jí)別的綠光和紅光LED、光電二極管和紅外發(fā)光二極管。所有的傳感器產(chǎn)品均基于高效芯片技術(shù)，保證了低能耗和高信號(hào)質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)了極為可靠的測量。全新SFH7050是歐司朗光電半導(dǎo)體推出的首款適合自動(dòng)健身追蹤的集成光學(xué)傳感器，它結(jié)合了三個(gè)不同波長的發(fā)光二極管和一個(gè)內(nèi)置光電檢測器。適用于測量心率和血氧飽和度的光學(xué)傳感器，利用的是血液對(duì)光的吸收，更具體地說，是血液中所含血紅蛋白對(duì)光的吸收。

　　心率監(jiān)測

　　光照射到身體組織上，然后歷經(jīng)傳輸、吸收和反射(圖1)等過程。接受照射的血量越大，所反射的光量越低。動(dòng)脈中的血量會(huì)隨心動(dòng)周期而變化，因此可根據(jù)檢測器信號(hào)周期推算出心率(圖2)。這種血管中血量變化的光測量方法，稱為光電容積描記(PPG)。傳感器由并列光源和檢測器組成。在實(shí)踐中，傳感器直接放置在皮膚上(通常是手腕或手指部位)。因位置不同，測量所使用的波長也有所不同：綠光已證明是手腕部位的最佳選擇，而紅光和紅外光則是手指部位的理想之選。

　　脈搏血氧飽和度

　　同時(shí)使用紅外光和紅光時(shí)，可測量血氧飽和度(圖3)。所謂的脈搏血氧飽和度，是基于血紅蛋白(Hb)與氧結(jié)合時(shí)(氧合血紅蛋白HbO2)吸收行為會(huì)發(fā)生變化這一事實(shí)。這兩種血紅蛋白變體的濃度可以通過測量兩種不同波長下的吸收來確定。如此即可得出血氧飽和度。在此應(yīng)用中，紅光(660nm)和紅外光(940nm)是理想選擇，因?yàn)樵谶@兩個(gè)波長下，兩種血紅蛋白分子的吸收行為差異最大。與只考慮光吸收相關(guān)變化的脈搏測量相反，這種情況下必須測量動(dòng)脈血液的光吸收絕對(duì)值。在實(shí)踐中，血氧飽和度可通過相應(yīng)波長下最小與最大檢測器信號(hào)的比率函數(shù)(Imin/Imax)來表示。

　　SFH7050傳感器發(fā)射綠光、紅光或紅外光，這些光照射皮膚或組織并被吸收或反射。檢測器所記錄的反射光量，隨動(dòng)脈中的血量而變化(光電容積描記)。對(duì)于手腕部位，通過綠光進(jìn)行測量;對(duì)于手指部位，則使用紅光波長或紅外波長進(jìn)行測量。

　　圖1 生物測定數(shù)據(jù)的光學(xué)測量