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 一月 28， 2015

心电图生物传感器，心率变异性 （HRV）

最近的技术进步使得构建可以捕获和处理人体产生的生物信号的可穿戴产品成为可能。在心率监测方面，设备制造商可以使用两种主要技术：ECG 和 PPG。

如果您正在决定 ECG 或 PPG 是否可以帮助您创建下一个大型可穿戴设备，以帮助您评估哪种技术最适合您的应用，这篇文章定义了每种类型的传感器，并概述了它们各自的功能。

ECG 和 PPG 传感器定义

  1. ECG（心电图）传感器测量控制心腔扩张和收缩的电信号产生的生物电位。
  2. PPG（光电容积脉搏波）传感器使用基于光的技术来检测由心脏泵血动作控制的血流速率。

比较问题：ECG 与 PPG 传感器

  1. **如何测量心脏活动？
    **
    心电图传感器直接使用心脏活动产生的电信号。PPG使用来自心脏活动期间血流变化所反射的光的电信号

  2.  哪个最准确？

    心电图是一种参考标准信号，用于监测医疗保健提供者的心脏健康和保健。另一方面，PPG 传感器通常使用 ECG 信号作为静态 HR（心率）比较的参考。

  3. **可以测量心率 （HR） 吗？
    **
    通过心电图，可以准确测量心率。心率可以用PPG测量，但它只适用于平均或移动平均测量。

  4. **可以测量心率变异性 （HRV） 吗？
    **
    HRV 可以从 ECG 数据中可靠地导出，因为 R 峰值间隔可以以毫秒级精度提取，因此可以通过短时间测量获得有意义的 HRV 数据。

    对于 PPG 传感器，由于 LED 的高功耗，峰值间隔精度受到可用采样率的限制。使用 PPG 时，脉搏率变化与较长时间测量（> 5 分钟）的 HRV 相关，但对于短期测量则不相关。

  5. **阅读需要多长时间？
    **
    心电图传感器不需要很长的稳定时间，因此可以在启动后不久获得有意义的读数。

    PPG传感器需要相对较长的稳定时间，因为需要测量环境光量并计算消除其影响所需的补偿。PPG传感器可能还需要对运动伪影进行补偿以产生读数。

  6. 哪个功耗最低？

    NeuroSky 的 BMD101 ECG 传感器具有极低的功耗，工作功率为 2.5mW。大多数 PPG 传感器需要大约 30mW 的工作功率。

  7. **哪个占地面积最小？
    **
    BMD101 ECG 是世界上最小的心电传感器，仅为 3mmx3mm，无需额外组件。

    PPG 传感器采用相对较大的 PCB 封装（通常为 6mmx6mm），以及用于微控制器单元 （MCU）、电池管理、晶体和 LED 电路的额外 PCB 面积。

  8. 是否需要任何外部设备来产生读数？

    BMD101 ECG 传感器具有片上心率测量功能，因此无需外部设备。相比之下，PPG 传感器需要外部微控制器单元进行 HR 计算。

  9. 与设备集成有多容易？

    BMD101 ECG 传感器具有 SDK （Android/iOS），可轻松开发和集成应用程序。PPG 传感器除了需要开发和集成主机平台应用程序外，还需要 MCU 固件开发和集成

在尺寸、功耗、准确性、易集成性和数据丰富性等关键考虑因素方面，ECG 生物传感器在心率监测方面比 PPG 生物传感器具有明显的优势。

心电图生物传感器能够提供最广泛的心脏健康指标，因为它们能够捕获更全面的整体心脏表现信号，包括心率 （HR） 和心率变异性 （HRV）。

相比之下，PPG传感器只能测量心率，可靠性不如ECG生物传感器。

PPG技术面临的主要挑战是消除环境光的影响，适应不同的皮肤状况和颜色，以及处理物理运动伪影。

此外，PPG 只能用于血管浓度高的身体部位（例如，很难从手腕获得良好的 PPG 信号）。

要了解有关心电图和PPG传感器在心率监测方面的比较的更多信息，请立即下载免费的比较表：可穿戴设备中的电（ECG）与光（PPG）生物传感器。