امروزه سنسورهای پوشیدنی (مانند PPG) بر روی مچ دست میلیون‌ها نفر قرار دارند و اطلاعاتی درباره همه چیز، از اندازه‌گیری‌های ساده تا اندازه‌گیری سیگنال‌های قلبی و میزان اکسیژن خون را جمع آوری می‌کنند.
با وجود اینکه خیلی از ما از این لوازم استفاده می‌کنیم اما اطلاعات زیادی در مورد سخت‌افزار و فرآیند اندازه‌گیری این سیگنال‌ها نداریم.
به عنوان مثال، دستگاه‌های پوشیدنی با استفاده از نور سبز یا قرمز، ضربان قلب را اندازه می‌گیرند. از این فرآیند با نام PPG نیز یاد می‌شود و طرز کار آن به این صورت است که یک دیود نورانی بر روی پوست می‌درخشد و نور تابیده شده توسط یک فوتودیود سنجیده می‌شود. تغییرات جریان خون سبب تغییر در میزان نور بازتاب شده می‌شود و با پردازش این تغییرات می‌توان ضربان قلب را بدست اورد.
چرا نور سبز فراگیرتر است؟!
به چند دلیل در اکثر محصولات مانیتورینگ نوری ضربان قلب از سنسورهای PPG سبز رنگ استفاده می‌شود؛ اول اینکه دانش و تکنولوژی آن به وفور یافت می‌شود، دوم اینکه نسبت سیگنال به نویز عالی داشته و دلیل سوم اینکه هنگام تحرکات، مقاومت بیشتری در برابر خرابی دیتا نشان می‌دهد.
متاسفانه این ویژگی‌ها سبب بالا رفتن قیمت شده است. پوست ما نور سبز را به خوبی جذب می‌کند و این سبب محدودیت رسیدن نور به بافت‌ها و بازتاب آن می‌شود؛ به عبارت دیگر سیگنال برگشتی سیگنال ضعیفی است.
رنگ پوست و بویژه میزان ملانین موجود در آن، بر میزان جذب نور توسط پوست اثر گذاشته و دقت کار را دچار تغییر می‌کند. درنهایت همگلوبین به شدت نور سبز را جذب کرده و دستیابی به بافت‌های عمیق‌تر و استخراج اطلاعات فیزیولوژی را غیر ممکن می‌کند.
واما نور قرمز...
سنسورهای PPG قرمز رنگ که به پالس اکسیمتر نیز معروف هستند، از طیف نوری نزدیک به مادون قرمز استفاده می‌کنند و به طور عمده در مطب پزشکان و بیمارستان‌ها که نیاز به دقت بالایی در اندازه‌گیری است، استفاده می‌شوند.
بدن ما نور قرمز را جذب نمی‌کند و در واقع این چیز خیلی خوبی است؛ به عبارت دیگر نور قرمز ده برابر بیشتر از نور سبز در بافت‌ها نفوذ کرده و سیگنال‌های بیومتریکی که توسط نور سبز اصلا دیده نمی‌شوند را بدست می‌آورد. علاوه بر این، تتو، خال و ملانین پوست تاثیری بر نور قرمز ندارند.
با وجود این ویژگی‌های ارزنده، سنسورهای PPG قرمز رنگ چالش‌های مربوط به خود نظیر نسبت سیگنال به نویز خیلی بالا و حساسیت نسبت به تحرکات را دارند. به همین خاطر برای تولید یک سیگنال درست و مطمئن، نیاز به پردازش سیگنال قدرتمندی است تا بتوان نویزهای مربوطه را حذف کرد و این کار به نوبه خود کار راحتی نیست.
نکته دیگری که در تفاوت میان این دو نوع سنسور می‌توان گفت این است که در سنسورهای PPG سبز رنگ، با افزایش میزان خون رگ‌ها، شدت نور بازتاب شده به سمت گیرنده کاهش یافته و در سنسورهای PPG قرمز رنگ، با افزایش میزان خون در رگ‌ها، شدت نور بازتاب شده افزایش می‌یابد.
برای مشاهده سایر نوشتارهای مربوط به مهندسی پزشکی، اینجا کلیک کنید!
