人物光电脉搏传感器研制与噪声分析揭秘三大类传感器的工作原理
作为一名医生，我对脉搏检测中的关键技术——传感器设计与微弱信号提取问题，进行了深入的研究。以下是我对脉搏传感器设计的一些初步探讨和实验结果。
首先，我需要解释一下心脏周期性收缩和舒张所引起的主动脉波动，以及这些波动如何通过血流系统传播。这类波动被称为脉搏波，其形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，对于理解心血管系统中的生理和病理状态具有重要意义。
在中医中，脉诊是一种古老而有效的手段，但它受到人为因素的影响较大，测量精度有限。因此，我们转向无创测量方法，这种方法不侵入身体，不造成伤害，并且可以在体外或体表间接测量生理和生物参数。
光电式脉搏传感器是基于光电容积法制成的，它通过监测手指末端透光度来间接检测出脉搏信号。我研究了这种类型的传感器及其原理与结构。在这个过程中，我发现当恒定波长的光照射到组织上时，由于朗伯比尔定律，可以根据物质吸收特性来推断其浓度。此外，由于指尖厚度相对较薄，因此我选择了指尖作为测量部位。
我还分析了不同类型的手指组织（皮肤、肌肉、骨骼）以及它们对于光吸收程度不同的影响。通过这些分析，我得出了结论：由于静脉血中的变化相对于动脉血来说十分微弱，因此我们可以忽略静脉血在此过程中的作用，从而将光透过手指后的变化主要归因于动脈血充盈所引起。
为了实现这一目标，我采用了一种集成型光敏元件OPT101，这样做既解决了放大器空载输出对微弱信号干扰的问题，也减少了整体功耗。此外，我选择发射光源以确保其工作在最佳范围内，以便最好地反映出心律时间关系，同时也能准确地测量出血液容积变化。
我还讨论了一些关键组件，如恒流源控制电路，以保证发射光源发出的光强稳定；以及滤除直流电平并提取交流信号用于放大与低通滤波，以提高数据质量。
最后，在实验过程中，我们注意到了环境噪声问题，如背景环境灯光干扰、二次反射及运动噪声。我采取措施减轻这些干扰，比如使用密封式包装材料减少环境灯光影响，并涂有吸附材料以避免二次反射干扰。此外，为了降低运动噪声，我们优化了整个设备设计，使其更加稳定可靠。
总之，本文揭示了一种新颖且高效的心率监控技术，为未来医学领域提供了解决方案。
