學術研究
畢業論文
以多種波長之LED偵測於手腕與手指之光體積變化描記法之波形分析與血壓估算
姓名 : 楊博翔
指導教授
陳彥宏
論文摘要
近年來,隨著人口老化比例上升與人口肥胖比例的上升,因此心血管疾病
(Cardiovascular Disease, CVD)罹患人口比例有日益漸增並且年齡層呈現下降的趨勢。因
此若能有更即時、更便利的對血壓做出監控的方法,即能有效地對心血管疾病做出預防。
此外,隨著穿戴式裝置的興起,若能透過穿戴式裝置監控即時的生理訊號無疑是一個預
防心血管疾病的一種方法。因此,本篇將探討適合使用穿戴式裝置的部位,與其取得的
訊號與生理資訊的準確性與比較。
本論文利用反射式光體積變化描記法(Photoplethysmography, PPG),去探討人體內的
血管動脈運作時反映出來的生理訊號。並應用以白努力定律(Bernoulli's principle)為計
算基礎,所推導出的生理指標參數ΔRI (Delta Reflection Index, ΔRI)量測法,去作血壓
(Blood Pressure, BP)估算。
並應用四種單波長(530nm,650nm,850nm,940nm) 之 LED(Light-Emitting Diode),量
測手指近端指節(proximal part of finger)與手腕的橈動脈(radial artery)處,對其做出波形
穩定性分析後,再以 530nm 與 940nm 之 LED 燈泡為光源做血壓估算實驗,並與手指指
尖(fingertip)部分之實驗比較。
實驗結果顯示,在指尖處以 535nm 為光源量測進行血壓估算,收縮壓誤差為
4.7±1.5%以及舒張壓誤差為 5±1.5%;在手腕處以 940nm 為光源之量測具有較高的波形
穩定度,以及較低的血壓量測誤差。其收縮壓誤差值為 5±0.5%以及舒張壓誤差值為 5±1%;
而在手指近端指節部分,其波形的穩定度與血壓的誤差值在以 530nm 與 940nm 兩者為
光源之量測下具有差不多之效果,兩者收縮壓誤差範圍為 7±2%,舒張壓誤差範圍為
9±2%。其血壓估算可靠性較低。