Датчики здоровья: что устройство измеряет и что рассчитывает
На экране часов пульс появляется готовым числом. До этого светодиод освещает кожу, фотодетектор регистрирует свет, а программа обрабатывает изменения сигнала. Этот оптический метод называют фотоплетизмографией, или PPG.
От света к показателю
В часах и фитнес-браслетах обычно используют отражённый свет. Светодиод направляет его в ткани запястья, а расположенный рядом фотодетектор измеряет вернувшийся свет. Изменения объёма крови при пульсации артерий влияют на этот сигнал.
Так получается пульсовая волна. Для оценки частоты пульса алгоритм может находить повторяющиеся пики сигнала и интервалы между ними.
Почему пульсоксиметру нужны разные длины волн
Пульсоксиметр оценивает насыщение крови кислородом и частоту пульса без забора крови. В типичной схеме для оценки насыщения используют сигналы красного и инфракрасного света. Алгоритм сопоставляет их пульсирующую и постоянную составляющие с калибровочной зависимостью. Полученную оценку насыщения обозначают SpO₂.
Как сравнивать устройства
На качество PPG влияют движение, контакт с кожей и давление датчика. Движение может создавать артефакты, то есть изменения сигнала, связанные с помехой. Поэтому обработка включает отбор пригодных участков и подавление помех.
Точность оценивают сравнением с эталонным измерением того же показателя. Например, частоту пульса, рассчитанную по PPG, сопоставляют с одновременной записью электрокардиограммы, ЭКГ. Измерения проверяют в лаборатории и в повседневной жизни.