光電式脈搏傳感器的原理

-光電式脈搏傳感器的原理引言人體心室周期性的收縮和舒張導(dǎo)致主動(dòng)脈的收縮和舒張節(jié)律等方面的綜合信息，很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理病理的血流特征。但是受人為的影響因素較大，測(cè)量精度不高。無(wú)創(chuàng)測(cè)量〔noninvasivemeasurements〕又稱非侵[1]。生物醫(yī)學(xué)傳感器是獲取生物信息并將其轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量和處理信號(hào)的一個(gè)關(guān)鍵器件是基于光電式脈搏傳感器的設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)。光電式脈搏傳感器的原理和構(gòu)造光電式脈搏傳感器的原理lamber－beer〕定律，物質(zhì)在一定波長(zhǎng)處的吸光度和他的濃度成正比，當(dāng)度上反映了被照射部位組織的構(gòu)造特征。感器的測(cè)量部位通常在人體指尖。量是恒定的，而在血液中，靜脈血的搏動(dòng)相對(duì)于動(dòng)脈血是十分微弱的，可以忽略，因此可光電式脈搏傳感器的構(gòu)造電式脈搏傳感器按照光的接收方式可分為透射形式和反射式2種[2]，其中透射式的發(fā)射光源與光敏接收器件的距離相等并且對(duì)稱布置，接收的是透射光，這種方法可較好地反映出同一側(cè)，接收的是血液漫反射回來(lái)的光，此信號(hào)可以準(zhǔn)確地測(cè)得血管內(nèi)容積變化。本文討論的是透射式脈搏傳感器，側(cè)重于脈搏信號(hào)的測(cè)量。光電式脈搏傳感器的制作. z.-光敏器件電阻、光敏二極管、光敏三極管和硅光電池，在傳統(tǒng)的光電式脈搏傳感器設(shè)計(jì)中，通常采在本文中，采用一種新型的光敏元件opt101[3適應(yīng)整體的電路設(shè)計(jì)，同時(shí)芯片的集成化設(shè)計(jì)也能夠減小系統(tǒng)的功耗。發(fā)射光源4為opt101[3]。hbhbo2〕含量變化將造成透光率的變化，當(dāng)氧合血紅蛋白和復(fù)原血紅蛋白對(duì)光的吸收量相等時(shí)，透射5為血紅蛋白的光吸收曲線，從圖中可以看出，血液中hbo2和hb對(duì)于不同波長(zhǎng)光的吸收系數(shù)的差異明顯，而且2條曲線好幾個(gè)不同的交點(diǎn)，考慮到在805nm波長(zhǎng)處，血紅蛋白的光吸收率比擬低，則透射過(guò)手指的光強(qiáng)較大，有利于光敏器件的接收，因此發(fā)射光源的波長(zhǎng)選擇為805nm。恒流源控制電路[4]來(lái)控制光源的穩(wěn)定供電，使在脈搏測(cè)量過(guò)程中，發(fā)射光源發(fā)出的光強(qiáng)是恒定的。. z.--.z..z.圖6為恒流源電路，在電路中r1兩端的電壓值恒等于穩(wěn)壓二極管d1的穩(wěn)壓值，因此流經(jīng)r1的電流值恒定，控制使三極管q1處于放大狀態(tài)，則流過(guò)發(fā)光二極管d3的電流值恒定，因此發(fā)光二極管d3能輸出穩(wěn)定光強(qiáng)的光。脈搏信號(hào)調(diào)理電路芯片opt101搏信息，因此信號(hào)調(diào)理電路先要濾除疊加的直流信號(hào)，在對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行放大。濾除直流流信號(hào)后，只要通過(guò)簡(jiǎn)單的放大電路和低通濾波電路即可實(shí)現(xiàn)脈搏信號(hào)的提取。光電式脈搏傳感器的實(shí)驗(yàn)測(cè)量和噪聲分析搏傳感器的干擾噪聲進(jìn)展分析，從光電式脈搏傳感器設(shè)計(jì)的技術(shù)角度減少干擾，使之能夠環(huán)境光對(duì)脈搏傳感器測(cè)量的影響此在測(cè)量過(guò)程當(dāng)中要保持測(cè)量背景光的恒定，減少背景光的干擾。測(cè)量環(huán)境下的背景光[5.6[7]。為了減少環(huán)境光由圖7是因?yàn)榧又柑资降拿}搏傳感器中環(huán)境光在測(cè)量過(guò)程中根本不受外界環(huán)境光的影響，而且能電磁干擾對(duì)脈搏傳感器的影響工頻干擾是電路中最常見(jiàn)的干擾，脈搏信號(hào)變化緩慢，特別容易受到工頻信號(hào)的干擾，因此對(duì)工頻信號(hào)干擾的抑制是保證脈搏信號(hào)測(cè)量精度的主要措施之一。通常脈搏信號(hào)的頻率范圍在0.3－30hz之間，小于工頻50hz信號(hào)調(diào)理電路中容易實(shí)現(xiàn)；同時(shí)可以在控制電路中對(duì)光源進(jìn)展脈沖調(diào)制，這樣不但能夠降測(cè)量過(guò)程中運(yùn)動(dòng)噪聲在測(cè)量過(guò)程當(dāng)中，通常情況下手指和光電式脈搏傳感器可能產(chǎn)生相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，這樣對(duì)脈搏2性，比方說(shuō)使指套能夠更緊的夾在手指上，不易松動(dòng)；二是從脈搏信號(hào)處理的角度，通過(guò)算法來(lái)減小誤差，對(duì)于傳感器的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在采用的主要是第一個(gè)途徑。結(jié)語(yǔ)無(wú)創(chuàng)傷監(jiān)護(hù)技術(shù)將是未來(lái)醫(yī)學(xué)工程開(kāi)展的重要方向，而人體脈搏信號(hào)中包含豐富的生理信ppg〕是當(dāng)今測(cè)量脈搏信號(hào)的一種有斷提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。最近，