【正文】 共 頁 第 頁 18 調節(jié)電阻 R1， R2以及電容 C可調節(jié)輸出控制脈沖的頻率，根據(jù) 調頻器件模擬 光電池對光調制頻率的響應特性以及系統(tǒng)要求雙光源交替照射的特點，實際電路調節(jié)時使輸 出脈沖為頻率 400HZ。我們這次就是通過利用 軟件 Multisim仿真設計電路的到我們預期的結果，以此來驗證電路的正確性和可靠性并且可以更好的通過改善電路時結果更加完美。 5 常呂遠 ，趙寧 ，魏同立． E— 100型血氧飽和度測定儀的研制 ， 東南大學學報 。 Academic Press， 1981． 3 MarkoIf H Niemz著，張鎮(zhèn)西等譯．激光與生物組織的相互作 用。為期一周的課程設計中，由于時間有限關于血氧飽和度測試系統(tǒng)方面我們只是對部分功能進行了設計，可能存在很多不足之處。 共 頁 第 頁 15 圖 光電池的頻響特性曲線 3． 2． 2 光電池對光調制頻率響應特性的實驗研究 對于調制光，硅光電池對調制頻率的響應是另一個需要認真考慮的問題．因為調制頻率太高，超出其響應范圍，則光電池的輸出波形會出現(xiàn)衰減振蕩現(xiàn)象，相當于在輸出信號上疊加了很強的高頻噪聲，不利于生理信號的檢出．為此，本人進行了光電池對光調制頻率響應特性的實驗研究． 使用 調頻 電路 （如下圖 所示） 輸 出的脈沖對一特定波長的激光二極管光源進行調制，調制頻率 原件 可以通過調節(jié) 頻率 電路來改變 頻率大小，用此可以模擬 光源直接照射光電池光電池輸出信號通過示波器進行觀察．下列示波器記錄圖 (圖 3． 7 圖 至 )是砘光電池對光調制頻率分別為 ， 409． 8Hz， 2． 9KHz， 6． 9KHz 的響應輸出．從實驗研究可知，要得到噪聲很小的輸出信號波形，調制頻率并不能太高．兼顧到計算機的采樣速率， 400Hz 是理想的調制頻率，所以在后續(xù)系統(tǒng)的設計中光源調制頻率設定在 400Hz 左 。 尤其是由 O— H、 N— _H、 c— H鍵的伸縮振動和彎曲振動的諧振和泛頻吸收引起的 。 13 3． 2． 2 光電池對光調制頻率響應特性的實驗研究 2 第一節(jié)腦血氧監(jiān)測的 意義 參 考 資 料 1．《現(xiàn)代測控電路》 李剛等 天津大學出版社 2. [根據(jù)自己找到資料填寫 ] 3．網(wǎng)上相關資料 指導教師簽字 基層教學單位主任簽字 說明：此表一式四份，學生、指導教師、基層教學單位、系部各一份。 ③ 實現(xiàn)了大部分設計要求。 11 第 二節(jié)傳感器設計 12 3． 2 光電轉換器的選擇及其對光調制頻率響應特性的研究 19 第五章 參考文獻 近紅外光對人體有很強的穿透能力，它能透過頭發(fā)、頭骨、和腦組縱數(shù)厘米的深度．人腦 中 每 100克組織中含血紅蛋白 600— 1000mg，使人腦極適合近紅 外光譜法無創(chuàng)測量血 紅 蛋白和氧合血紅蛋白的含量． 第三節(jié)腦血氧監(jiān)測的基本原理和推導新的計算方法 氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白的近紅外吸收光譜見圖 2． 4．顯然在紅光譜區(qū) (600hm～ 700nm)Hb02和 Hb的吸光系數(shù)差別很大，在該波段內，選用合適的波長的激光照 射組織，光的吸收程度將很大程度依賴于血氧飽和度；而在紅外光譜區(qū) (800nm～ 1000nm)， Hb02和 Hb的吸光系數(shù)差別不大，若使用等吸收波長 805nm左右的激光照射組織，光的吸收程度則主要反映了血紅蛋白 共 頁 第 頁 5 (Hb02和 Hb)的總量． 利 用氧合和還原血紅蛋白吸光系數(shù)的差異就可以測量血氧飽和度． 圖 2． 4 氧臺血紅蛋自和還原血紅蛋白的近紅外吸收光譜 腦血氧飽和度儀利用分光光度法直接測量大腦局部血氧飽和度(rSc02)．大腦組織中靜脈和動脈占了絕大部分，腦血氧飽和度實質是局部大腦血紅蛋白混合 氧飽和度，主要代表靜脈部分．因而能在低血壓、脈搏搏動減 B日甚至心臟停止跳動的情況下使用不受限制．腦組織位于由顱骨構成的封閉腔內，因而若采用遠近兩個 不 同距離的光感受器，則近處光感受器所接收的信號較多的反映了淺表層組織 (頭皮、頭骨 )的信息，而遠處光感受器所接收的信號較多的反映了深部組織的信息．其檢測模型基于圖 感受器模型．圖中 2代表近處和遠處光感受器，接收波長 N和 R的光照射下來自表層組織 (皮膚、皮下組織、骨骼 )和腦組織的信息． 共 頁 第 頁 6 圖 腦血氧檢測的雙光源 雙感受器模型 血氧飽和度的計算基于朗伯一比爾定律 (The LambertBeer Law)和吸 光度加和定律，朗伯一比爾定律是： (1． 1) 其中 I0和 I分別表示發(fā)射光強和接收光強， c表示待測物質濃度， L表示光穿過組織的路徑長度， E表示待測成分的摩爾吸光系數(shù)， W為光吸收度． 對生物組織而占，由于光子在組織中吸收與散射的隨機性，朗伯一比爾定律應改進為： 此時的 G表示待測成分在組織中的平均 濃度， L指的是光子在組織中行走的平均光程， 一 般為光源到光感受器間距離的 4— 6倍 (對一百個成年人的腦顱和前臂分別進行測量，得到這個倍數(shù)分別為 6． 26和 4． 16，散射因子 G用來彌補因散射而減弱的光強，對于特定的檢測對象， G一般假定為常數(shù)． 吸光度加和定律是指在某一波長下，樣品溶液中含有多種對光產(chǎn)生吸收的物質，那么該溶液對該波長光的總吸光度 m，應該等于溶液中每一成分的吸光度之線性加和．吸光度加和定律是多組分混合體系對光吸收的重要性質，是對多組分混合體系進行定量分析的理論依據(jù)。 方波發(fā)牛器在系統(tǒng)中至關重要，除了用來控制光源的通斷之外，還用作同步分離器和同步積分器的控制信號、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入信號等，為了增大輸出電流，應采取多個施密特觸發(fā)器的辦法．得到的輸出脈沖波形 。通過這次可以更 好的體現(xiàn)團隊合作的重要性，是我深深明白合作的利處。 6 王強，林淑娟，羅致誠．無創(chuàng)傷紅外光潛腦血氧臨測儀 ， 國外醫(yī)學生物醫(yī)學 工 程分冊 。 Doppler Anemometry（電路如下圖 所示） 圖