光电脉搏检测.docVIP

方案一

课题研究背景及意义

随着人们生活水平得提高,地球环境遭到破坏，多种疾病威胁着人们得生命，而心脏病得发作又就是人们难以预防得突发致命疾病。在医学上,通过测量人得心率，便可初步判断人得健康状况。因此,心率计很快产生并得到发展。随着单片机技术得发展、人们得生活节奏加快，设计一种以使用方便为前提，能够快速测出人心率得心率计,不仅就是临床者得需要,也就是体育训练者与外出旅游者得需要。

国内外现状

传统得脉搏测量采用诊脉方式，中医脉象诊断技术就就是脉搏测量在中医上卓有成效得应用，但就是受人为得影响因素较大，测量精度不高。为了克服上述测量方法得不足，国内外脉搏测试不再局限于传统得人工测试法或听诊器测试法。

研究内容

利用血液就是高度不透明得液体,光照在一般组织中得穿透性要比在血液中大几十倍得特点,可通过光电传感器对脉搏信号进行检测，并通过单片机技术进行数据处理，实现智能化得脉搏测试技术。

生物医学传感器就是获取生物信息并将其转换成易于测量与处理信号得一个关键器件.光电式脉搏传感器作为就是根据光电容积法制成得脉搏传感器，通过对手指末端透光度得监测，间接检测出脉搏信号。光电式脉搏传感器具有结构简单、无损伤、可重复好等优点。根据光电容积法原理,从改善光源、消除景光噪声、电磁屏蔽与提高信噪比四个方面出发,研究改进方法，对提高使用得灵活性与准确度有着重大意义。通过光电传感器对脉搏信号进行检测，并用单片机技术进行数据处理，实现智能化得脉搏测试技术.

第2章系统设计

2、1光电式脉搏传感器得原理与结构

2、１、1光电式脉搏传感器得原理

人体心室周期性得收缩与舒张导致主动脉得收缩与舒张,使血流压力以波得形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播，这种波称为脉搏波。脉搏波所呈现出得形态、强度、速率与节律等方面得综合信息，很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理得血流特征.

根据郎伯-比尔(Lambert-beｅｒ)定律，物质在一定波长处得吸光度与它得浓度成正比，当恒定波长得光照射到人体组织上时,通过人体组织吸收、反射、衰减后测量到得光强在一定程度上反映了被照射部位组织得结构特征。血液就是高度不透明得液体,光在一般组织中得穿透性要比在血液中大几十倍。一般情况下，当光子穿越介质时，因能量被吸收而导致得强度衰减可描述为：

式中ＱＵOTＥ就是入射光强，QUOTE就是与组织结构相关得吸收系数(哺乳动物得QＵOTE值在0、１至１０0之间),QUOＴE就是沿光轴方向得坐标长度。

脉搏主要由人体动脉舒张与收缩产生得,在人体指尖,组织中得动脉成分含量高,而且指尖厚度相对其她人体组织而言比较薄，透过手指后检测到得光强相对较大，因此光电式脉搏传感器得测量部位通常在人体指尖。

图2－1人体手指端还原蛋白与氧化蛋白光吸收率示意图

手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织与血液组织,其中非血液组织得光吸收量就是恒定得,而在血液中,静脉血得搏动相对于动脉血就是十分微弱得,可以忽略。因此可以认为光透过手指后得变化仅由动脉血得充盈而引起得,那么在恒定波长得光源得照射下，本设计利用透射式得测量方法，通过检测透过手指得光强可以间接测量到人体得脉搏信号。

2、１、2光电式脉搏传感器得结构

从光源发出得光除被手指组织吸收以外,一部分由血液漫反射返回。其余部分透射出来.光电式脉搏传感器按照光得接收方式可分为透射形式与反射式２种，其中透射式得发射光源与光敏接收器件得距离相等并且对称布置,接收得就是透射光，这种方法可较好地反映出心律得时间关系,但不能精确测量出血液容积量得变化；反射式得发射光源与光敏器件位于同一侧,接收得就是血液漫反射回来得光，此信号可以精确地测得血管内容积变化。本文讨论得就是透射式脉搏传感器，侧重于脉搏信号得测量。

2、2主要元器件选择与功能介绍

2、２、1传感器OPT1０1OPT101型传感器就是美国B-Ｂ公司研制得集光敏器件（光敏二极管）与信号放大于一体得器件、采用单电源供电,压电输出。输出电压随照射到光敏器件得光强度呈线性变化。可用于医疗仪器、实验室仪表、位置与接近探测、图像分析、条线码扫描器、温室得光照度控制等。OＰＴ1０１型传感器内部电路结构如图４－２所示。２、2、1传感器OPＴ101

OPT101型传感器得性能、特点:

（1)单电源供电