使用智能手机手电筒进行扩散透射可见光谱学,用于光电显微镜和生命体征测量
1Institute of Metrology and Biomedical Engineering, Faculty of Mechatronics, Warsaw University of Technology, Św. A. Boboli 8 St., Warsaw 02-525, Poland; Biomedical Photonics Laboratory, Higher Institute for Laser Research and Applications, Damascus University, Damascus, Syria.
概括
这项研究引入了一种基于智能手机的新扩散透射光谱法 (DTS) 方法用于光聚光学 (PPG) 测量心率和血液氧和 (SpO2) 准确地使用手机测量.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 光学传感传感器是什么?
- 可穿戴技术可穿戴技术
背景情况:
- 摄影电磁镜 (PPG) 是远程医疗监测的一个关键技术.
- 现有的PPG传感器通常需要专门的硬件和物理接触.
- 需要可访问的,非接触式的生命体征监测解决方案.
研究的目的:
- 开发和验证使用智能手机扩散透射光谱 (DTS) 的新PPG测量技术.
- 评估使用智能手机内置手电筒作为PPG的宽带光源的可行性.
- 用这种方法评估心率和血氧和度 (SpO2) 估计的准确性.
主要方法:
- 使用智能手机DTS与其内置的手电筒来捕获传输光谱.
- 从记录的光谱中提取了620nm的血液体积脉冲 (BVP) 信号.
- 将DTS衍生PPG信号与传统接触PPG传感器进行比较.
- 开发了一种用于扩散透射光谱和血氧和估计的前模型.
- 对于 SpO2 评估,研究了 610-635 nm 范围内的光谱变化.
主要成果:
- 在DTS PPG和参考信号之间实现了高相关性 (r=0.997).
- 已证明心率测量的高精度 (99.23%) 和低RMSE (0.8bpm).
- 布兰德-阿尔特曼分析证实了DTS和传统PPG之间的良好一致性和最小偏差.
- 使用DTS成功估计了SpO2,其中624nm被确定为正常氧化的关键波长.
- 验证了智能手机闪光灯用于多光谱PPG信号采集 (550-650nm) 的功能.
结论:
- 基于DTS的PPG使用智能手机手电筒是监测生命体征的可行和准确方法.
- 这种技术为远程医疗保健提供了一个有希望的,低成本和可访问的方法.
- 智能手机闪光灯可以作为一个有效的光源,用于定量多光谱PPG分析.
