【正文】 第五章 參考文獻(xiàn) 1 楊玉星，彭滌芳，王左．一種新型的測(cè)每m樣曲氧飽和度的系統(tǒng)．中國(guó)醫(yī)療器械雜志。5V利177。143．3傳感器的構(gòu)建3第三節(jié)腦血氧監(jiān)測(cè)的基本原理和推導(dǎo)新的計(jì)算方法成績(jī)： 組長(zhǎng)： 年 月 日課程設(shè)計(jì)總成績(jī)：答辯小組成員簽字：年 月 日 目錄第一章 摘要11第一節(jié)電源制作16 3．3．2恒流源15 V．這些電壓由圖3．1所示的電路通過(guò)變壓器、整流橋、三端穩(wěn)壓器、電解電容等來(lái)實(shí)現(xiàn)．其中，+15V的電源的獲得是使用220v一18V變壓器將市電220V交流電轉(zhuǎn)換成18V交流，再通過(guò)橋式整流電路和濾波電容將其轉(zhuǎn)化為直流電壓約+22v，三端穩(wěn)壓器7815再將電壓穩(wěn)定至+15V直流電壓．其它二種電壓以類(lèi)似的方法獲得．電路中的四個(gè)三端穩(wěn)壓器均附有適當(dāng)面積的散熱片，以保證其工作的可靠性． 圖3．1 電源電路原理圖 第二節(jié)傳感器設(shè)計(jì) 3．1光源的選擇 基于設(shè)計(jì)成本上的考慮，人們往往首先考慮使用發(fā)光二極管作為探測(cè)光源．實(shí)際上由于腦血氧檢測(cè)的特點(diǎn)決定了光電二極管并不合適，因?yàn)?．腦血氧傳感器的設(shè)計(jì)基于光的反射和后向散射模式，而且光電探測(cè)器到光源的距離不可以太短，這就決定了光源的光強(qiáng)要盡量大(在安全標(biāo)準(zhǔn)內(nèi))，而發(fā)光二極管的光強(qiáng)顯然遠(yuǎn)不如激光二極管強(qiáng)；2．腦血氧檢測(cè)基于氧化利還原血紅蛋白吸光系數(shù)的差異而設(shè)計(jì)，要求光源的發(fā)射波長(zhǎng)分別位于氧化和還原血紅蛋白的等吸光波長(zhǎng)附近和吸光差異較大處，單色性越好越有利于腦血氧的計(jì)算和公式中系數(shù)的確定．從下面的我們實(shí)測(cè)的發(fā)光二極管與半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射光譜的對(duì)比圖(圖3．2)可見(jiàn)，半導(dǎo)體激光器發(fā)射光譜的單色性遠(yuǎn)比發(fā)光二極管好．所以我們實(shí)際采用了660nm和810nm兩種波長(zhǎng)的激光二極管作為光源．具體技術(shù)指標(biāo)如下： 近紅外光半導(dǎo)體激光器N(810nm)輸出功率：30mw，閩值電流：30mA，工作電流：65mA，結(jié)電壓：3v 紅光半導(dǎo)體激光器R(660nm)輸出功率：10mw’閾值電流：5mA，工作電流：25mA，結(jié)電壓：3v 圖3．2 發(fā)光二極管與半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射光譜的對(duì)比 3．2光電轉(zhuǎn)換器的選擇及其對(duì)光調(diào)制頻率響應(yīng)特性的研究 在光電轉(zhuǎn)換器的選擇上我們前期的工作選擇的是光敏二極管，其輸出電壓與照射光強(qiáng)確有較好的線性，但我們最終使用光電池來(lái)取代光敏二極管，原因是：檢測(cè)傳感器使用時(shí)要求緊貼額頭，以盡可能地減小背景光的影響，而光敏二極管的頭部是圓柱形的，緊貼額頭時(shí)會(huì)發(fā)生位移或抖動(dòng)，不利于信號(hào)采集；另外，光敏二極管的光電接受表而小，要求待測(cè)光須與其接受面盡可能的垂直，而腦血氧的檢測(cè)采集的是從各個(gè)方向反射和后向散射過(guò)來(lái)的光線，因而光敏二極管只能采集到很小一部分光信號(hào)，而光電池的表面是平面而且接受面積是一般光敏二極管的5—15倍，可以很好地采集光信號(hào)．所以我們后來(lái)使用光電池作為光電探測(cè)器．下面講述光電池的特性以及作者進(jìn)行的光電池對(duì)光調(diào)制頻率響應(yīng)特性的實(shí)驗(yàn)研究．3．2．1硅光電池的特性 傳感囂采用了硅光電池的主要原因是硅光電池具有如下二大優(yōu)點(diǎn)：1．其輸出短路電流與待測(cè)光強(qiáng)有良好的線性關(guān)系；2．其頻譜響應(yīng)寬，可以兼顧紅光與紅外光的檢測(cè)靈敏度；3．其溫度穩(wěn)定性好．下文將定量地介紹硅光電池的豐要特性．(1)．硅光電池的光照特性：硅光電池在不同的光照度下，光電流和光牛電動(dòng)勢(shì)是不同的，如圖3．3所示． 圖3．3硅光電池的光照特性 可見(jiàn)，短路電流在很大范圍內(nèi)與光照度成線性關(guān)系，開(kāi)路電壓與照度的關(guān)系卻是對(duì)數(shù)關(guān)系．因此使用時(shí)應(yīng)該把它作為電流源來(lái)使用并采取I／V變換電路．如圖3．4所示運(yùn)算放大器中與光電池正極連接的反相輸入端是虛地，保證了光電池的短路條件，使得輸出電流為光電池的短路電流．根據(jù)I／v變換電路的規(guī)律，知 圖3．4 光電池的使用方法 (2)光電池的光譜特性：光電池對(duì)不同特性的光其靈敏度是不同的，硒光電池私硅光電池的光譜特性曲線。 2 F．Durst，A．Melling，J．H．Whitelaw．Principles and Practice of Laser。對(duì)于今后要更加充實(shí)自己知識(shí)面，開(kāi)闊自己的視野。作者認(rèn)為，吸光度加和定律實(shí)際上是朗伯一比爾定律的推論．設(shè)待測(cè)樣品溶液中含n種光吸收物質(zhì)，若將這11種物質(zhì)視為分層排列，那么第一種物質(zhì)的入射光強(qiáng)足Io，出射光強(qiáng)為I1，作為第二種物質(zhì)的入射光強(qiáng)．同理類(lèi)推，對(duì)于第n種物質(zhì)，其入射光強(qiáng)是In1，出射光強(qiáng)是In．這樣從1到n種物質(zhì)的吸光度之和為 簡(jiǎn)化得即總吸光度．在生物組織中可以進(jìn)行類(lèi)似推導(dǎo)． 具體到雙波長(zhǎng)雙感受器腦血氡無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)模型，光子穿透的組織是多組分混合體系，體系包括皮膚、皮F組織、骨骼、腦組織(特指不含血紅蛋白的腦組織)、氧化血紅蛋白和還原血紅蛋白等．因而據(jù)吸光度加和定律有： 式中，W總表示總的吸光度，W非腦組織表示皮膚、皮下組織、骨骼等非腦組織的吸光度，W腦組織表示只不含血紅蛋白的腦組織的吸光度