맥파 센서

맥파 센서란?

맥파는 심장이 혈액을 순환시킴에 따라 발생하는 혈관의 용적 변화를 파형으로 인식하는 것으로, 그 용적 변화를 모니터링하는 검지기를 맥파 센서라고 합니다.

우선, 심박수 계측은 크게 4가지 방법 (심전도법, 광전 맥파법, 혈압 계측법, 심음도법)이 있습니다.
그 중에 광전 맥파법이 맥파 센서를 사용하여 계측하는 방법입니다.

광전 맥파법에서 사용하는 맥파 센서에는 측정 방법의 차이에 따라 투과형과 반사형이 있습니다.
투과형은 인체의 표면에서 적외선 및 적색광을 조사 (照射)하여, 심장의 맥동에 따라 변화하는 혈류량의 변화를 체내를 투과하는 빛의 변화량으로 계측함으로써 맥파를 측정합니다.
이 방식은 손가락 끝이나 귓불 등 투과하기 쉬운 부분에 한해 계측 가능합니다.

로옴에서는 반사형 맥파 센서를 개발하고 있습니다.
반사형 맥파 센서에 대해서는 하기에서 설명하겠습니다.

반사형 맥파 센서

반사형 맥파 센서는 적외선 및 적색광, 550nm 부근의 녹색 파장의 빛을 생체에 조사하고, 포토 다이오드 또는 포토 트랜지스터를 사용하여 생체 내부에서 반사된 빛을 계측합니다. 동맥의 혈액에는 산화 헤모글로빈이 존재하여 입사광을 흡수하는 특성이 있으므로, 심장의 맥동에 따라 변화하는 혈류량 (혈관의 용적 변화)을 시계열 (time series)로 센싱함으로써 맥파 신호를 계측합니다.
또한, 반사광의 계측이므로, 투과형과 반대로 측정 부분에 한정이 없습니다.

적외선 및 적색광을 사용하여 맥파를 계측하는 경우, 실외에서는 태양광에 포함되어 있는 적외선 등의 영향을 받아, 안정적인 맥파 측정이 불가능합니다. 이러한 이유에서 실내 및 반실내에 한정된 용도에서의 사용이 권장됩니다.
스포츠워치 등 실외에서 사용하는 용도의 맥파 계측은 혈액중에 헤모글로빈의 흡수율이 높아, 외란광의 영향이 적은 녹색 광원이 적합하므로, 로옴에서는 녹색 LED를 조사광으로 사용하고 있습니다.

맥파 센서의 응용

일반적으로 맥파 센서의 측정에서 얻어지는 파형을 통해 변동의 주기를 모니터링함으로써, 심박수 (맥박수)를 계측할 수 있습니다. 또한, 적외선과 적색광의 2가지 파장을 사용하여 맥동 (변화량)을 모니터링하여 동맥의 혈중 산소 포화도 (SpO2)를 계측할 수 있습니다.
또한, 맥파 센서 측정의 응용으로서, 고속 샘플링 및 고정밀도 측정에 대응함으로써, HRV 해석 (스트레스 레벨) 및 혈관 연령 등 다양한 바이탈 사인도 계측할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.