Cảm biến PPG là gì? Thành phần cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cảm biến PPG

Cảm biến PPG được tích hợp rộng rãi trong đồng hồ thông minh, vòng đeo tay thể thao và thiết bị y tế nhờ khả năng theo dõi liên tục, không xâm lấn và cực kỳ tiện lợi. Hãy cùng FPT Shop tìm hiểu kỹ hơn về cảm biến PPG ở bài viết dưới đây.

Cảm biến PPG là gì?

Cảm biến PPG là một trong những công nghệ phổ biến nhất hiện nay được tích hợp trong các thiết bị đeo thông minh như đồng hồ, vòng tay theo dõi sức khỏe hoặc cảm biến y tế. Đây là loại cảm biến quang học có khả năng đo nhịp tim, đánh giá lưu lượng máu và phân tích tình trạng tuần hoàn thông qua ánh sáng. Công nghệ này hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ và phản xạ ánh sáng của mô, giúp thiết bị xác định sự thay đổi của thể tích máu trong mao mạch mỗi khi tim co bóp.

Không chỉ dừng lại ở việc đo nhịp tim, cảm biến PPG còn là nền tảng cho nhiều tính năng nâng cao khác như đo độ bão hòa oxy trong máu, phân tích giấc ngủ hay theo dõi sức khỏe tim mạch dài hạn.

Cấu tạo và thành phần chính

Một cảm biến PPG thường bao gồm ba thành phần cơ bản:

• Nguồn phát sáng (LED): Thường là đèn LED đơn sắc hoặc đa sắc có nhiệm vụ chiếu ánh sáng lên da.
• Bộ thu ánh sáng: Thu lại phần ánh sáng phản xạ hoặc truyền qua mô.
• Bộ xử lý tín hiệu: Khuếch đại và chuyển đổi tín hiệu ánh sáng thành dữ liệu số để tính toán nhịp tim.

Cảm biến PPG có nguyên lý hoạt động ra sao?

Cảm biến PPG hoạt động dựa trên sự phản xạ ánh sáng từ da người. Khi ánh sáng từ đèn LED chiếu lên bề mặt da, một phần ánh sáng bị mô và máu hấp thụ, phần còn lại được phản xạ ngược về cảm biến quang điện. Mỗi lần tim đập, lượng máu trong mao mạch thay đổi làm thay đổi cường độ ánh sáng phản xạ. Từ đó, vi xử lý sẽ phân tích biến thiên ánh sáng để xác định nhịp tim theo thời gian thực.

Trong hầu hết các thiết bị, PPG sử dụng đèn LED màu xanh lá cây hoặc hồng ngoại. Một số cảm biến cao cấp còn tích hợp đa màu LED (đỏ, xanh, hồng ngoại) để đo đồng thời nhiều thông số sinh lý khác nhau.

Các loại cảm biến PPG trên đồng hồ thông minh

Cảm biến PPG thế hệ 1

Cảm biến PPG thế hệ 1 là nền tảng sơ khai đầu tiên được tích hợp trên các mẫu đồng hồ thông minh đời đầu. Cấu trúc của nó khá đơn giản, chỉ bao gồm một đèn LED phát sáng và cảm biến quang điện để thu nhận ánh sáng phản xạ lại từ da. Khi tim co bóp, lượng máu lưu thông dưới da tăng giảm làm thay đổi lượng ánh sáng phản xạ, từ đó thiết bị ước tính được nhịp tim trung bình của người đeo.

Tuy nhiên, thế hệ cảm biến đầu tiên này có độ chính xác còn hạn chế. Trong các hoạt động thể thao mạnh, rung lắc hoặc mồ hôi có thể làm tín hiệu ánh sáng bị nhiễu, dẫn đến sai số cao.

Cảm biến PPG thế hệ 2

Ở thế hệ 2, cảm biến PPG được nâng cấp rõ rệt về cấu trúc và hiệu năng. Thay vì chỉ có một đèn LED, các thiết bị mới sử dụng nhiều đèn LED đa màu cùng cảm biến thu ánh sáng kép hoặc đa hướng, giúp tăng độ chính xác và giảm nhiễu tín hiệu khi người dùng vận động.

Công nghệ này không chỉ giúp đo nhịp tim mà còn có thể phân tích biến thiên nhịp tim để đánh giá mức độ căng thẳng, hồi phục và sức khỏe tim mạch tổng thể. Đồng thời, các nhà sản xuất đã cải tiến thuật toán lọc nhiễu, cho phép cảm biến hoạt động tốt hơn trong điều kiện ánh sáng mạnh hoặc khi người dùng ra mồ hôi.

Cảm biến PPG thế hệ 3

Thế hệ 3 là bước tiến đột phá trong công nghệ cảm biến PPG hiện nay. Ở cấp độ này, cảm biến được trang bị cụm LED đa bước sóng cùng hệ thống cảm biến quang học đa điểm, có khả năng quét dữ liệu máu chi tiết hơn gấp nhiều lần. Bên cạnh đo nhịp tim, cảm biến thế hệ 3 còn hỗ trợ đo nồng độ oxy trong máu, huyết áp ước tính và thậm chí là ECG (điện tâm đồ) nhờ kết hợp với cảm biến điện tử tích hợp sẵn.

Một điểm đặc biệt ở thế hệ này là khả năng hoạt động liên tục 24/7, cho phép người dùng theo dõi sức khỏe cả ngày lẫn đêm mà không lo tiêu hao pin quá nhanh.

Xem thêm: Công nghệ cảm biến nhịp tim quang học của smartwatch: Chìa khóa sức khỏe ngay trên cổ tay

Tạm kết

Với khả năng đo nhịp tim, theo dõi oxy máu, nhận diện stress và hỗ trợ chẩn đoán tim mạch, cảm biến PPG đang trở thành công nghệ không thể thiếu trong thời đại chăm sóc sức khỏe số.

Để theo dõi các chỉ số sức khỏe của mình, bạn có thể đầu tư ngay một chiếc đồng hồ thông minh trang bị cảm biến PPG. FPT mang đến đa dạng các dòng thiết bị công nghệ chất lượng, hiện đại. Đặt mua ngay đồng hồ thông minh chính hãng tại FPT Shop.

• Đồng hồ thông minh

Xem thêm:

• Cảm biến BioActive là gì? Tìm hiểu công nghệ theo dõi sức khỏe đột phá trên Galaxy Watch
• Mọi thứ về Huawei TruSeen 5.5+: Công nghệ đo nhịp tim và sức khỏe hàng đầu 2025