导语：脉搏检测中，关键技术是传感器设计与微弱信号提取问题。本文初步探讨了脉搏传感器设计，并取得了可喜的实验结果。

引言：

心室周期性收缩和舒张导致主动脉收缩和舒张，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。这些波形的综合信息反映出心血管系统中的生理病理特征。

传统的心率监测采用手诊方式，中医中的脉象诊断技术在这一领域表现卓越，但受人为因素影响较大，测量精度不高。无创测量（Noninvasive Measurements）又称非侵入式或间接测量，其重要特征是不侵入机体，不造成创伤，通常在体外，以便于生理和生物参数的间接测量。

生物医学传感器是获取生物信息并将其转换成易于检测和处理信号的一个关键工具。光电式脉搏传感器基于光电容积法制成，可以通过对手指末端透明度变化来间接检测到心跳信号。这类传感器具有结构简单、无损伤、可重复性好等优点，本文讨论的是基于光电式脉搏传感器的设计与具体实现。

光电式脉搏传感器原理与结构

2.1 光电式脉搏原理：

根据朗伯-贝尔定律，物质在一定波长处吸收比其浓度成正比。当恒定波长光照射到组织上时，由组织吸收、反射衰减后测得到的光强反映了被照射部位组织结构特征。

2.2 光电式相应结构：

从发出的恒定波长光除被手指组织吸收外，一部分由血液漫反射返回。剩余部分透过表皮。在本文中，我们侧重于透射型相应装置，因为它能够比较准确地反映出心律时间关系。

光电式相应制作

3.1 光敏元件：

我们使用一种新的集成型光敏元件OPT101，它将感觉元件和放大功能集成在同一芯片内。这一集成化设计克服了后端运算放大者的空载输出干扰，同时提供更大的灵活性适应整体电子设备。此外，该芯片能够减小整体功耗。

3.2 发射源选择：

为了充分利用组件效果，我们选择了一种能有效穿透手指末端并且可以被OPT101轻松检测到的发射源。805nm 波长作为最佳选择，因为它对于HbO2 和 Hb 的吸收曲线有一个交点，即使当氧合血红蛋白和还原血红蛋白对相同波长有不同的吸收系数时也能得到良好的响应，从而提高采样精度。

恒流源控制及噪声分析

为了维持稳定的环境条件，在实际应用中需要一个恒流源控制系统来调节供给给发射源所需的一致流量，以此避免环境因素对数据质量产生影响。在我们的研究中，我们采用了一种三极管Q1 来实现这种稳定的流量供应，从而确保每次测试都能获得准确且一致的心跳数据。

5 结论：

通过本研究，我们成功开发了一款基于 OPT101 集成了双函数（感觉+放大）的新型光学心率监控设备，该设备能够提供更加精细、高效的心率监控服务，同时降低成本，并简化操作过程。此外，本研究也展示了如何通过优化现有的材料科学知识来改进当前存在的问题，为未来的医疗应用提供新的可能性。