大家好，我是【廣州工控傳感★科技】傳感器事業部，張工。

第一部分重點介紹電壓薄膜傳感器系統的工作原理以及如何使用它們進行測量。

大多數可穿戴設備使用電壓薄膜傳感器來測量心率和其他生物特征。該方法非常簡單，壓電薄膜傳感器基于以下工作原理：當血流動力學發生變化時，例如脈搏率（心率）或血容量（心輸出量），光線進入人體 發生可預見的散射。

MEAS壓電薄膜傳感器生成測量心率的PPG波形并將心率數據用作基礎生物特征值，但 PPG波形可以測量的遠不止這些。雖然很難獲得和保持準確的PPG測量值（我們將在下一篇文章中詳細討論），但如果您能夠成功獲得準確的PPG測量值，它可以是強大的。PPG信號是當今市場所需的大量生物識別技術的基礎。該信號代表多個生物特征測量值。

下面我們進一步解讀MEAS壓電薄膜傳感器可以測量的結果：

呼吸頻率- 休息時較低的呼吸頻率通常表明身體狀況較好。

最大攝氧量 (VO2max) – VO2 衡量身體可以吸收的最大氧氣量，是一種廣泛使用的有氧耐力指標。

血氧水平 (SpO2) - 指血液中的氧氣濃度。

R-R 間期（心率變異性）- R-R 間期是血液脈沖之間的時間； 一般來說，心跳間隔時間越長越好。 R-R 區間分析，可用作壓力水平和不同心臟問題的指標。

血壓 - 使用 PPG 傳感器信號，無需使用血壓計即可測量血壓。

血液灌注- 灌注是指身體將血液推過循環系統的能力，尤其是在死亡時通過全身毛細血管床的能力。 因為 PPG 傳感器跟蹤血流，所以可以測量血液相對灌注率和血液灌注水平的變化。

心臟效率——這是心血管健康和身體狀況的另一個指標。 一般來說，它衡量心臟每次中風所做的工作率。

在可穿戴設備上設計心率傳感器很困難，因為設計方法受人體運動的影響很大。 為了彌補這一點，您需要強大的光機械和信號提取算法。 描述您在設計心率傳感器時可能面臨的一些主要挑戰。

信號提取算法

下面提供了有關信號提取注意事項的更多詳細信息：

該算法是否在不同人群中得到驗證？ 這很重要，只有這樣的驗證才能保證設備在各種膚色、性別、體型和健康狀況下都能正常工作。

該算法是否對多種類型的運動噪聲具有魯棒性？ 算法必須能夠在各種活動中正常工作，包括步行、跑步（快速和穩定的跑步和間歇訓練）、短跑、健身房訓練以及打字或駕駛等日常活動。

算法能否繼續改進以處理更多用例和新型生物特征？ 這一技術和可穿戴設備正在迅速發展。

靜息心率

當人們想到健身時，休息”這個詞可能不是第一個想到的詞，但心率的靜息測量可以作為健身水平的一個很好的指標。在不活動期間，靜息心率的降低與健康狀況的提高有關。一個人的靜息心率越低，他就越有可能減緩心血管疾病的進展。

心率恢復

同樣，測量心率恢復——運動后心臟恢復正常水平的能力一也可以預測健康水平和心臟功能。健康的心臟比不健康的心臟恢復得更快。較高的心率恢復率表明更好的耐力和更好的心血管健康。要評估您的心率恢復情況，您可以查看運動期間的心率與停止運動后一到兩分鐘之間的心率差異。

心率反應

另一個有用的評估來自心率傳感器，在大約一分鐘的運動后，是運動時的心率反應，這是一種生理反應。工作肌肉活動增加導致交感神經系統活動增加。健身水平越低，心率對運動的反應越靈敏。通過定期訓練，身體會適應。雖然心率仍會隨著運動而增加，但身體必須更加努力地工作才能達到相同的速度。較高的心率反應，加上變時性功能不全，也有助于預測頸動脈疾病。

心臟效率

定期鍛煉還可以提高心臟效率，這是心臟所做的工作與完成工作所需的能量之比。心臟效率越高，身體活動所需的跳動就越少。心臟效率是心臟健康的主要指標。 心率下降與許多心血管疾病有關，包括高血壓。

心率變異性

身體活動或身體壓力也可以通過HRV評估，以評估心跳之間的時間變化。該措施可以表明心理社會或精神壓力，以及過度運動。HRV 監測壓力源對身體的影響，這與疲勞（精神和工作能力）以及執行精神和工作任務的準備程度有關。HRV還可以預測心律失常和心房顫動的發生率。