Фотоплетизмограф в часах и браслетах здоровья HEALTHBAND
Рассмотрим принцип работы и строение датчика
Как и большинство современных носимых устройств наши часы и браслеты укомплектованы фотоплетизмографом. Это фотоэлектрический датчик, принцип действия которого основан на регистрации оптической плотности живой ткани организмов. С помощью данного устройства становится возможным оценить следующие показатели:
· Пульс
· Вариабельность
· Артериальное давление
· Пульс
· Вариабельность
· Артериальное давление
Принцип работы фотоплетизмографа
В процессе проведения фотоплетизмографии исследуемый участок ткани просвечивается излучением, обычно зелёным или инфракрасным, которое после рассеивания попадает в фотопреобразователь.
Объём тканей в течение короткого периода времени, затрачиваемого на исследование, остаётся постоянной величиной, а объём крови, заполняющий исследуемый участок, постоянно меняется, динамически повторяя фазы сердечного цикла. Именно эти изменения регистрируются фотоплетизмографом.
Объём тканей в течение короткого периода времени, затрачиваемого на исследование, остаётся постоянной величиной, а объём крови, заполняющий исследуемый участок, постоянно меняется, динамически повторяя фазы сердечного цикла. Именно эти изменения регистрируются фотоплетизмографом.
Устройство фотоплетизмографа
Основными элементами, из которых состоит любой фотоплетизмограф являются излучатель и фотоприёмник.
Важно отметить, что в медицинских устройствах чаще всего излучатель и фотоприёмник расположены по разные стороны исследуемого участка ткани. Излучение проходит насквозь.
В часах и браслетах излучатель и фотопреобразователь расположены на одной стороне, как правило на нижней поверхности устройства. Таким образом в фотоприёмник попадает излучение рассеянное и отраженное.
Излучатель
Первые устройства использовали лампы накаливания в качестве источника излучения.
Излучатели в современных фотоплетизмографах представляют из себя светодиоды различного спектра.
В медицинских фотоплетизмографах зачастую используют инфракрасное излучение, так как оно имеет более высокую проникающую способность. Ведь здесь важно просветить ткань насквозь.
В носимых устройствах применяют в основном зелёный спектр излучения. При использовании метода фотоплетизмографии в смарт-часах и браслетах здоровья зелёный свет отражается от кровеносных сосудов, расположенных непосредственно под кожей. Волны зелёного света хорошо поглощаются гемоглобином крови, поэтому, когда кровь пульсирует в сосудах с каждым ударом сердца, количество отраженного света меняется. Эти изменения затем регистрируются датчиками устройства, позволяя измерить пульс и другие параметры, связанные с кровообращением.
Фотоприёмник
Фотоприёмник в устройствах используется различных видов:
· фототранзистор
· фотодиод
· фототиристор
· фоторезистор
Все эти виды фотоприёмников выполняют одну и ту же задачу. Они преобразуют поступающий на них свет в электрический сигнал, который в дальнейшем усиливается, очищается от шума, анализируется, интерпретируется и выводится в удобном для восприятия виде на экран устройства в виде числовых значений пульса, вариабельности, артериального давления.
Важно отметить, что в медицинских устройствах чаще всего излучатель и фотоприёмник расположены по разные стороны исследуемого участка ткани. Излучение проходит насквозь.
В часах и браслетах излучатель и фотопреобразователь расположены на одной стороне, как правило на нижней поверхности устройства. Таким образом в фотоприёмник попадает излучение рассеянное и отраженное.
Излучатель
Первые устройства использовали лампы накаливания в качестве источника излучения.
Излучатели в современных фотоплетизмографах представляют из себя светодиоды различного спектра.
В медицинских фотоплетизмографах зачастую используют инфракрасное излучение, так как оно имеет более высокую проникающую способность. Ведь здесь важно просветить ткань насквозь.
В носимых устройствах применяют в основном зелёный спектр излучения. При использовании метода фотоплетизмографии в смарт-часах и браслетах здоровья зелёный свет отражается от кровеносных сосудов, расположенных непосредственно под кожей. Волны зелёного света хорошо поглощаются гемоглобином крови, поэтому, когда кровь пульсирует в сосудах с каждым ударом сердца, количество отраженного света меняется. Эти изменения затем регистрируются датчиками устройства, позволяя измерить пульс и другие параметры, связанные с кровообращением.
Фотоприёмник
Фотоприёмник в устройствах используется различных видов:
· фототранзистор
· фотодиод
· фототиристор
· фоторезистор
Все эти виды фотоприёмников выполняют одну и ту же задачу. Они преобразуют поступающий на них свет в электрический сигнал, который в дальнейшем усиливается, очищается от шума, анализируется, интерпретируется и выводится в удобном для восприятия виде на экран устройства в виде числовых значений пульса, вариабельности, артериального давления.
Исследование показателей
В медицинской практике предметом изучения при проведении пальцевой фотоплетизмографии являются пульсовые волны, или волны первого порядка, а также медленные волны второго, соответствующие дыханию и третьего порядка (волны Траубе-Геринга), которые иногда относительно ритмичны и расцениваются как отражение периодичной активности сосудодвигательного центра.
Пульсовая волна.
Волны 1-го порядка относятся к быстрым волнам и соотносятся с объёмным пульсом. Они отражают движение объема крови в измеряемой точке во время систолы и диастолы. Рассмотрим подробнее один цикл пульсовой волны первого порядка.
На рисунке ниже схематично изображен цикл пульсовой волны, которая состоит из двух основных участков. Первый пик пульсовой волны, соответствующий концу анакротического (анакрота – восходящий участок пульсовой волны) периода пульсовой волны, формируется в период систолы. Наибольшее значение анакротической фазы носит также название амплитуды пульсовой волны и качественно соответствует ударному объёму крови при изгнании её из сердца в момент выброса. Нисходящий участок пульсовой волны носит название катакрота. На этом участке есть волна, называемая дикротической, обусловленная закрытием полулунных клапанов между левым желудочком сердца и аортой.
На рисунке ниже схематично изображен цикл пульсовой волны, которая состоит из двух основных участков. Первый пик пульсовой волны, соответствующий концу анакротического (анакрота – восходящий участок пульсовой волны) периода пульсовой волны, формируется в период систолы. Наибольшее значение анакротической фазы носит также название амплитуды пульсовой волны и качественно соответствует ударному объёму крови при изгнании её из сердца в момент выброса. Нисходящий участок пульсовой волны носит название катакрота. На этом участке есть волна, называемая дикротической, обусловленная закрытием полулунных клапанов между левым желудочком сердца и аортой.
Пульсовая волна 1-ого порядка. Объёмный пульс
Второй пик пульсовой волны, соответствующий дикротическому периоду пульсовой волны, образуется за счёт отражения объёма крови от стенки аорты и крупных магистральных сосудов и частично соответствует диастолическому периоду сердечного цикла. Дикротическая фаза несет информацию о тонусе кровеносных сосудов.
Характер пульсовой волны зависит от эластичности сосудистой стенки, частоты пульса, объёма исследуемого участка ткани, ширины просвета сосудов. Считается, что частота и продолжительность пульсовой волны зависят от особенностей работы сердца, а величина и форма её пиков – от состояния сосудистой стенки.
Характер пульсовой волны зависит от эластичности сосудистой стенки, частоты пульса, объёма исследуемого участка ткани, ширины просвета сосудов. Считается, что частота и продолжительность пульсовой волны зависят от особенностей работы сердца, а величина и форма её пиков – от состояния сосудистой стенки.
Применение фотоплетизмографии в клинической практике
В широкой клинической практике наибольшее распространение получила методика измерения периферического капиллярного кровотока с помощью пальцевой фотоплетизмографии, но иногда исследуют кровоток на мочке уха.
Фотоплетизмография имеет диагностическую ценность в оценке проходимости периферических сосудов и характеристике локального капиллярного кровотока, предоставляя объективную информацию об изменениях параметров кровообращения при воздействии на организм разных физических факторов, что позволяет использовать ее в физиотерапии для контроля эффективности лечебных процедур.
Диагностические возможности фотоплетизмографии позволяют прогнозировать оптимальную дозу фактора воздействия (лекарственного препарата, холода, тепла и т. д.) и предупреждать отрицательные реакции в результате передозировки воздействующего физического фактора. Особенно ценную информацию дают симметричные исследования пораженных и непораженных сосудов у одного и того же человека.
Фотоплетизмография имеет диагностическую ценность в оценке проходимости периферических сосудов и характеристике локального капиллярного кровотока, предоставляя объективную информацию об изменениях параметров кровообращения при воздействии на организм разных физических факторов, что позволяет использовать ее в физиотерапии для контроля эффективности лечебных процедур.
Диагностические возможности фотоплетизмографии позволяют прогнозировать оптимальную дозу фактора воздействия (лекарственного препарата, холода, тепла и т. д.) и предупреждать отрицательные реакции в результате передозировки воздействующего физического фактора. Особенно ценную информацию дают симметричные исследования пораженных и непораженных сосудов у одного и того же человека.
Применение фотоплетизмографа в часах и браслетах
Волны первого порядка также анализируются часами и браслетами. По частоте волн можно судить о пульсе человека, по временной разнице между пиками волн за определенный интервал времени можно судить о вариабельности пульса. А зная возраст, пол, вес человека можно оценить артериальное давление.
Оценка давления таким способом имеет ряд недостатков и сильно зависит от множества факторов. Однако важно понимать, что с каждым годом улучшается качество оценки за счёт совершенствования самих датчиков и внедрения нейронных сетей, которые обучаются на огромном массиве данных. В будущем с помощью этой технологии можно будет получать данные высокой точности, конечно же соблюдая определённые правила измерений.
Фотоплетизмограф используется в каждой модели часов и браслетов здоровья HEALTHBAND. А в модели Health Watch Pro № 80M для оценки давления помимо оптического датчика применяется манжетный осциллометрический метод измерения артериального давления, который используется в запястных медицинских тонометрах. Данная модель часов является профильной по давлению.
В заключение хотелось бы отметить, что наши устройства фактически не являются медицинскими приборами, хотя их точность высока и подтверждена клиническими испытаниями. Браслеты и часы здоровья HEALTHBAND созданы для нахождения критических отклонений в показателях вашего здоровья в любом месте в любое время. Наши приборы позволяют принять обоснованное решение для скорейшей консультации у врача или проверки показателей с помощью медицинских приборов. Устройства HEALTHBAND не заменяют поход к врачу или диагностику на медицинском оборудовании. Будьте здоровы!
Оценка давления таким способом имеет ряд недостатков и сильно зависит от множества факторов. Однако важно понимать, что с каждым годом улучшается качество оценки за счёт совершенствования самих датчиков и внедрения нейронных сетей, которые обучаются на огромном массиве данных. В будущем с помощью этой технологии можно будет получать данные высокой точности, конечно же соблюдая определённые правила измерений.
Фотоплетизмограф используется в каждой модели часов и браслетов здоровья HEALTHBAND. А в модели Health Watch Pro № 80M для оценки давления помимо оптического датчика применяется манжетный осциллометрический метод измерения артериального давления, который используется в запястных медицинских тонометрах. Данная модель часов является профильной по давлению.
В заключение хотелось бы отметить, что наши устройства фактически не являются медицинскими приборами, хотя их точность высока и подтверждена клиническими испытаниями. Браслеты и часы здоровья HEALTHBAND созданы для нахождения критических отклонений в показателях вашего здоровья в любом месте в любое время. Наши приборы позволяют принять обоснованное решение для скорейшей консультации у врача или проверки показателей с помощью медицинских приборов. Устройства HEALTHBAND не заменяют поход к врачу или диагностику на медицинском оборудовании. Будьте здоровы!