光學式心跳量測簡介(PPG, Photoplethysmography)

     

     




右圖：Moto360
資料來源：Motorola官網




         從穿戴式手環、手錶的先期耕耘者Fitbit, Jawbone, Motor 360到Apple Watch上市後，穿戴式手環手錶一直都是十分熱烈討論的話題。而功能也從早期僅能量測走路的步數、睡眠品質到目前已經可以一併量測你的心跳甚至是你的體脂率。當市面上的手表及手環大都具備心跳量測功能之後，心跳量測的準確與否將會是想要購買此產品的消費者所關心的重點。目前心跳量測的手法可分為兩大類，一種是生物阻(Bio-Impedence)抗量測，另一種就是本文要介紹的光體積變化掃描圖(PPG, Photoplethysmography)。我們就來看一下光體積變化掃描圖是怎麼做到心跳量測的：

        如下圖(1)，光在穿過人體時會被不同的組織吸收衰減，人體的組織組成假定應該是固定的，因此光的衰減量應該是固定的。但血管中的血液會隋著心臟的跳動有明顯的體積變化，此一周期性的體積變化就會產生不一樣的衰減量。因此，當光穿透皮膚的組織時，我們藉著觀察光的強度衰減，可以得到一個具有周期性、上下起伏的波形圖。如假定這個波形是穩定的, 我們將此波形中, 波峰與波峰間的間隔時間除以60就可以簡單得到我們每分鐘的心跳數(當然實際情況會來的比較復雜，本文就不在此詳細描述)。

圖(1) 光體積變化掃描圖