¿Cómo funcionan los sensores ópticos de frecuencia cardíaca?

Los sensores ópticos de frecuencia cardíaca utilizan una metodología llamada fotopletismografía (PPG) para medir la frecuencia cardíaca. PPG es un término técnico para iluminar la piel y medir la cantidad de luz dispersada por el flujo sanguíneo. Eso es una simplificación excesiva, pero la PPG se basa en el hecho de que la luz que ingresa al cuerpo se dispersará de manera predecible a medida que cambie la dinámica del flujo sanguíneo, como con los cambios en las frecuencias del pulso sanguíneo (frecuencia cardíaca) o con los cambios en el volumen sanguíneo (salida cardíaca).

PPG utiliza cuatro componentes técnicos principales para medir la frecuencia cardíaca:

1. Emisor óptico: generalmente compuesto por al menos 2 LED que envían ondas de luz a la piel. Debido a las amplias diferencias en el tono de la piel, el grosor y la morfología asociados con una diversidad de personas que usan los dispositivos, la mayoría de los OHRM de última generación en dispositivos portátiles usan múltiples longitudes de onda de luz que interactúan de manera diferente con diferentes niveles de piel y tejido.

2. Procesador de señal digital (DSP): el DSP captura la luz refractada por el usuario del dispositivo y traduce esas señales en uno y cero que se pueden calcular en datos significativos de frecuencia cardíaca.

3. Acelerómetro: el acelerómetro mide el movimiento y se usa en combinación con la señal DSP como entradas en algoritmos PPG tolerantes al movimiento.

4. Algoritmos: los algoritmos procesan las señales del DSP y el acelerómetro en datos de frecuencia cardíaca tolerantes al movimiento, pero también pueden calcular datos biométricos adicionales como VO2, calorías quemadas, intervalo RR, variabilidad de la frecuencia cardíaca, concentraciones de metabolitos en sangre, niveles de oxígeno en sangre , e incluso la presión arterial.

Aquí hay un diagrama simplificado.

Hay más detalles disponibles para aquellos interesados ​​aquí – Monitoreo óptico de la frecuencia cardíaca: lo que necesita saber

Los sensores ópticos de frecuencia cardíaca funcionan mediante oximetría de pulso, una técnica de medición que aprovecha el hecho de que la hemoglobina oxigenada y desoxigenada tiene diferentes propiedades ópticas. Con cada latido, hay un pico en la sangre arterial (oxigenada), que se detecta como un cambio en la absorbancia y / o reflectancia de la luz roja y / o infrarroja.

El sensor óptico de frecuencia cardíaca en los teléfonos Samsung se encuentra debajo o al lado de la cámara. De izquierda a derecha, los elementos en la porción rectangular son el flash (no se usa para medir el ritmo cardíaco), el detector óptico y un LED rojo. Fuente de imagen

La mayoría de los monitores ópticos de frecuencia cardíaca en teléfonos inteligentes o dispositivos portátiles son bastante rudimentarios en comparación con los oxímetros clínicos. Consisten en un LED rojo y un detector óptico que mide la reflectancia de la luz roja de su piel (o más específicamente, la sangre debajo de su piel). La reflectancia es un poco diferente durante un latido en comparación con los latidos, por lo que el detector verá una señal periódica durante la duración de la medición de la que se extrae la frecuencia cardíaca.

Bosquejo de datos de oxímetro de pulso. el eje x es el tiempo y el eje y es la potencia óptica reflejada. Fuente de imagen.

El mismo principio se puede utilizar para medir la oxigenación de la sangre, y muchos monitores de frecuencia cardíaca en dispositivos portátiles afirman que también lo hacen. Sin embargo, uno realmente necesita medir a dos longitudes de onda para obtener la concentración relativa de hemoglobina oxigenada.

Absorción en función de la longitud de onda de la hemoglobina oxigenada (roja) y desoxigenada (azul). Las líneas discontinuas verticales indican las longitudes de onda donde las mediciones se realizan comúnmente (700 nm = rojo; 900 nm = infrarrojo). La comparación de la absorción roja / infrarroja con la curva anterior puede medir la oxigenación de la sangre además de la frecuencia cardíaca. Fuente de imagen .

Los sensores son dispositivos que detectan cambios en el entorno y comunican estos cambios a otro sistema por medios eléctricos u ópticos para responder a los cambios.

Sensores de frecuencia cardíaca para accesorios personales:
El sistema óptico para medir el ritmo cardíaco en dispositivos portátiles (como el reloj inteligente o las bandas de seguimiento de actividad) consta de LED que brillan en función de la luz en la piel y un fotodiodo que recibe la luz reflejada.

Se preguntó, ¿cómo los humanos pueden emitir luz …?

De hecho, sí podemos … !! ! Nuestro cuerpo humano emite biofotones , también conocidos como ultra débiles. Emisiones de fotones (UPE) , con una visibilidad 1000 veces menor que la sensibilidad de nuestro ojo desnudo. Aunque no son visibles para nosotros, estas partículas de luz u ondas son parte del espectro electromagnético visible (380-780 nm) y son detectables a través de algunos equipos modernos sofisticados.

El fotodiodo y los LED están en el mismo lado. Estos fotodiodos recogen la luz reflejada por la sangre en las arterias, las venas y el tejido de la piel desde varias profundidades.

La sangre que fluye en las arterias y las venas es de naturaleza pulsátil , lo que permite cambios en el tiempo de luz reflejada. Por lo tanto, esta señal de fotodiodo puede leer los latidos instantáneos de una persona.

Gracias 4 A2A … !!

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