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光電容積脈搏波法（PPG）是一種低成本，無創(chuàng)的光學技術(shù)，可在皮膚表面進行生理測量。其最廣泛的應用之一是商用智能手表和運動手環(huán)中包含的可穿戴心率傳感器，它在日常環(huán)境下可提供舒適和連續(xù)的脈搏監(jiān)測。本文演示了如何在 Zemax OpticStudio 中對人體皮膚建模以進行生理測量，并說明了使用 ZOS-API 對基于 PPG 的心率傳感器進行的時間相關模擬。(聯(lián)系我們獲取文章附件) ySe$4deJ :P$#M C 簡介 {hQ6K)s wG 1l+^p PPG 器件由紅外或可見光波長范圍內(nèi)的發(fā)光二極管 (LED) 和光電探測器組成。它們提供了一種簡單的光學技術(shù)來檢測組織中的血容量變化，因為血液比周圍的組織對光具有更強烈地吸收和散射效應。因此，血液的脈動將導致檢測器信號發(fā)生相反的相位變化。本文介紹如何在 OpticStudio 中模擬人體皮膚組織模型，并演示如何使用 ZOS-API 應用程序模擬 PPG 設備隨時間推移的測量信號。 -Fxmsi Dzl;- ]S 基礎設計 ~>Kq<]3~ (u hd "
PPG 傳感器可設計為反射或透射模式。由于光的穿透深度取決于其波長，因此綠色和黃色 LED 光線最適合在淺表血流中進行測量，并且通常以反射模式使用。另一方面，紅外和近紅外波長更適合測量深層組織血流，可用于透射模式。在次案例中，我們展示了一個反射 PPG 設備。 d;7 uFh| o !lTda<;]  V5mlJml2( =Q<L
eh=G 我們的目標是根據(jù)相關文獻中發(fā)表的數(shù)據(jù)開發(fā)一個逼真的皮膚模型。因此，我們打算應用某種波長，通常設置為對應皮膚和血液的光學參數(shù)在文獻中廣泛可見的波長，并且也接近商業(yè)設備中最常用的波長。因此，我們建模選擇了 575nm 的波長，并使用 QSMF-C160 LED (Avago Technologies) 作為光源。此 LED 的模型可以直接從 Radiant Source Model 數(shù)據(jù)庫下載，并且可以通過從 Radiant Source Model 文件生成的光線來創(chuàng)建光源文件。
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