人物光电脉搏传感器研制与噪声分析全图文指南
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。
心室周期性收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张，从而使血流压力以波的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。这些波形所呈现出的形态、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许多生理病理特征至关重要。
在过去，人们通常通过手工诊断来测量脉搏，但这种方法受人为因素影响大，精度不高。无创测量（Noninvasive Measurement）则是一种更为先进的手段，它不侵入机体，不造成伤害，通常在体外或在体表间接测量生物参数。这项技术对于获取生物信息并将其转换成易于测量和处理信号至关重要。
光电式脉搏传感器是根据光电容积法制成的，它通过监测手指末端透光度来间接检测出脉搏信号。这类传感器具有结构简单、无损伤、可重复性好等优点。我将重点讨论基于光电式脈拍傳感器的设计与实现。
光电式 脈拍傳感器 的原理与结构
2.1 光電式 脈拍傳感器 的原理
根据朗伯比尔定律，当恒定波长的光照射到组织上时，被照射部位组织中的吸收率与其浓度成正比。当这个过程发生在指尖时，由于指尖上的动静血液含量不同，其透过能力也会有所变化，因此我们可以通过监测透过指尖后的光强变化来间接检测出心跳信号。
2.2 光電式 脈拍傳感器 的結構
从理论上讲，我们可以将手指组织分为非血液组织（皮肤、肌肉等）和血液组织两部分，其中非血液组织对某些特定波长范围内具有恒定的吸收率，而由于静止静态存在于较小比例下，所以我们可以忽略它们对总吸收率产生影响。在这样的前提下，我们能够认为只需要考虑由动作的心室周期性扩张引起的心房收缩产生的心跳信号即可。而这也是为什么我们选择使用透射型光电泵控制设备，因为它能很好地反映出时间关系，而不是直接反映出容积变化。
光電式 脈拍傳感器 的製作
3.1 光敏元件
为了提高准确性，我们采用了一种新的集成型光敏元件OPT101，该元件结合了半导体材料之上的效应，使得输出电流能够有效地克服后续放大者的空载输出干扰，并且该芯片集成了放大功能，可以减少后续运算放大的负担，同时减小整体功耗。此外，该芯片还提供了一种调节输出电压水平，以适应不同的系统需求，这使得它成为一个非常灵活且实用的工具。
3.2 发射源选取
为了确保最佳效果，我们选择了805nm作为发射源工作频率，这个频率处于HbO₂ 和Hb 对不同颜色最低吸收点之间，在此位置我们的目标是最大化针对真实情况下的灵敏度，以便捕捉到最细微的情绪变换，同时保持足够高的情报质量以支持健康评估任务。
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图6 : 恒流源控制电路
图5 : 血红蛋白( Hb ) 在不同波长下的吸收曲线
图4 : OPT101 巨晶硅层散射效应响应曲线