人物光电脉搏传感器研制与噪声分析揭秘其静态特性
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，这个过程产生了血流压力波，从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播。这就是所谓的脉搏波。这些波形的形态、强度、速率和节律等方面综合信息，可以很大程度上反映出心血管系统中许多生理病理特征。
传统的心率监测方法是通过物理检查，如中医中的脉诊技术，但受人为因素影响较大，精度不高。而无创测量（Noninvasive Measurements）又称非侵入式测量或间接测量，它们重要特征是不会造成机体损伤，通常在体外或体表进行生物参数测量。生物医学传感器是获取生物信息并将其转换成可测量信号的一个关键设备。我主要关注的是光电式脉搏传感器，因为它们结构简单，无损伤且可重复性好。
光电式脉搏传感器根据光电容积法制成，以手指末端透明度变化来间接检测出心跳信号。我探讨的是基于光电式 脉搏传感器的设计及其实现原理。在这个过程中，我们需要考虑到朗伯-贝尔定律，即物质吸收某一波长光时，其吸收强度与物质浓度成正比。当固定波长的光照射到组织上时，通过组织后剩余的光强会反映该组织结构特征。
我选择了一种新的集成型光敏元件OPT101，该元件将感应部分与放大功能整合在一个芯片内，这样可以有效克服后端放大器空载输出干扰，并且芯片输出的是易于处理的电压信号。此外，我还优化了发射源选择，以确保它能够提供最佳适应我们的目标检测灵敏度范围内的情况下最小功耗。
为了减少干扰，我采用恒流源控制电路来稳定供给发射源，使得发出的小分子激励来源保持相对稳定。然后，在输入线路之后使用滤除直流噪声以及增益放大的低通滤波网络以提高信号质量。此外，我还利用了减法操作符以去除背景噪声并提升跨试验准确性。
最后，在实际实验中，我们发现环境背景照明对于获得准确的心跳数据有显著影响，因此我们采取措施降低这种影响，比如使用密封指套以及涂层吸附材料来减少二次反射作用。通过这些改进，我们成功地开发出了一个更加精确、可靠的心率监控系统，为患者提供更好的医疗服务。
