20xx年醫(yī)學(xué)專(zhuān)題—nm波長(zhǎng)處-血紅蛋白的光吸收率比較低-那么反射光強(qiáng)(編輯修改稿)
2024-11-17 22:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 括脈搏波測(cè)量模塊，單片機(jī)主控模塊和計(jì)算機(jī)分析處理軟件三大局部。1〕脈搏波測(cè)量模塊完成脈搏波信號(hào)的拾取、放大、濾波，檢測(cè)電路中的前置放大器將光電傳感器的檢測(cè)信號(hào)適當(dāng)放大后，送工頻陷波器陷波，以防止可能出現(xiàn)的過(guò)強(qiáng)工頻干擾阻塞系統(tǒng)放大通道。主放大器和末級(jí)放大器將信號(hào)放大，并經(jīng)過(guò)濾波處理濾除基線漂移和運(yùn)動(dòng)偽跡等。2〕單片機(jī)主控模塊包含用戶(hù)端和效勞器端兩個(gè)子模塊。前者將脈搏信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)單片機(jī)計(jì)算心率參數(shù)，并將原始信號(hào)通過(guò)無(wú)線方式傳送給效勞器端模塊。后者通過(guò)USB口與計(jì)算機(jī)連接并交換數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采樣率為200Hz。本模塊將采用TI公司CC2430芯片。3〕計(jì)算機(jī)分析處理軟件。軟件通過(guò)USB接口與無(wú)線接收模塊交換數(shù)據(jù)，接收脈搏波信號(hào)，可動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)觀察脈搏波數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；研究并實(shí)現(xiàn)從脈搏波信號(hào)中檢測(cè)心率；可保存測(cè)量的脈搏波信號(hào)，并離線觀察和分析信號(hào)。工作流程如下：佩戴適合的光電檢測(cè)裝置，opt101發(fā)出一定波長(zhǎng)紅外波，傳感器感受由脈搏反射回的光信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)再經(jīng)過(guò)放大、增益、濾波之后傳送到CC2430芯片中。進(jìn)入芯片的信號(hào)經(jīng)過(guò)ADC轉(zhuǎn)換，由微處理器進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，經(jīng)過(guò)計(jì)算后轉(zhuǎn)換成脈率數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在內(nèi)存中。內(nèi)存中數(shù)據(jù)通過(guò)USB或無(wú)線傳輸系統(tǒng)送進(jìn)計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行進(jìn)一步去噪與分析和顯示。見(jiàn)圖1。三、測(cè)量系統(tǒng)具體模塊設(shè)計(jì) 光電檢測(cè)脈搏波的原理[1]紅外發(fā)光二極管發(fā)出的光照射到手指上，被手指組織的血液吸收和衰減后由傳感器opt101接收， 由于手指動(dòng)脈血在血液循環(huán)過(guò)程中呈周期性脈動(dòng)變化，它對(duì)光的吸收和衰減也是周期性脈動(dòng)的，于是opt101輸出信號(hào)的變化也就是周期性變化，反映了動(dòng)脈血的變化，完成了變化的光信號(hào)到變化的電信號(hào)的轉(zhuǎn)變。按光的接收方式可分為透射式和反射式和透射式兩種。透射式的光源與光敏接收器件的距離相等并且對(duì)稱(chēng)布置，從光源發(fā)出的光穿過(guò)皮膚進(jìn)入深層組織，除被皮膚、色素、指甲、血液等吸收外，一局部由血液漫反射回，其余局部那么透射出來(lái)；反射式的測(cè)量原理與透射式的根本相同，所不同的是測(cè)頭當(dāng)中的發(fā)射光源和光敏器件位于同一側(cè)，接收的是漫反射回來(lái)的光?？紤]到舒適度本系統(tǒng)采用了反射式來(lái)提取脈搏波。 脈搏波采集電路根據(jù)對(duì)脈搏信號(hào)的采集要求，設(shè)計(jì)以下的脈搏波采集電路方案：主要由以下7大局部組成〔見(jiàn)圖2〕：①傳感器：為了充分利用器件的效果，光源和光敏元件的選擇是綜合考慮的，考慮到在805nm波長(zhǎng)處，血紅蛋白的光吸收率比擬低，那么反射光強(qiáng)較大，有利于光敏器件，應(yīng)選用波長(zhǎng)為805nm的紅外發(fā)射管，落在光敏元件OPT101檢測(cè)靈敏度較高的波段內(nèi)。OPT101[2]將感光部件和放大器集成在同一個(gè)芯片內(nèi)部，線性好、響應(yīng)快，能檢測(cè)到像脈搏波這樣低頻、微弱的生理信號(hào)。這種集成化的設(shè)計(jì)方式有效地克服了后端運(yùn)算放大器空載電流輸出對(duì)光敏部件輸出電流的影響,而且芯片輸出的電壓信號(hào)可以通過(guò)外部的精密電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)芯片的集成化設(shè)計(jì)有利于芯片適應(yīng)整體的電路設(shè)計(jì),而且能夠減小系統(tǒng)的功耗。②差分放大：前置放大是脈搏數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵
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