深圳pcb抄板光电脉搏传感器的研制和噪声分析

    脉搏信号主要由动脉血的充盈引起， 而血液中还原血红蛋白（ Hb） 和氧合血红蛋白（ HbO2 ） 含量变化将造成透光率的变化， 当氧合血红蛋白和还原血红蛋白对光的吸收量相等时， 透射光的强度将主要由动脉血管的收缩和舒张引起， 此时能够比较准确地反映出脉搏信号。图5 为血红蛋白的光吸收曲线， 从图中可以看出， 血液中HbO2 和Hb 对于不同波长光的吸收系数的差异明显， 而且2 条曲线好几个不同的交点， 考虑到在805 nm 波长处， 血红蛋白的光吸收率比较低， 那么透射过手指的光强较大， 有利于光敏器件的接收， 因此发射光源的波长选择为805 nm。

    根据朗伯比尔（Lamber Beer） 定律， 物质在一定波长处的吸光度和他的浓度成正比。当恒定波长的光照射到人体组织上时， 通过人体组织吸收、反射衰减后测量到的光强将在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征。

    脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的， 在人体指尖， 组织中的动脉成分含量高， 而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄， 透过手指后检测到的光强相对较大，因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。

    手指光吸收量变化示意图传感器技术戴君伟等： 光电脉搏传感器的研制和噪声分析手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织， 其中非血液组织的光吸收量是恒定的， 而在血液中， 静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的， 可以忽略， 因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的， 那么在恒定波长的光源的照射下， 通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号。

    人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张， 电路板克隆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。脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息， 很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征。

    传统的脉搏测量采用脉诊方式， 中医脉象诊断技术就是脉搏测量在中医上卓有成效的应用， 但是受人为的影响因素较大， 测量精度不高。无创测量（Noninvasive Meas2urement s） 又称非侵入式测量或间接测量， 其重要特征是测量的探测部分不侵入机体， 不造成机体创伤， 通常在体外， 尤其是在体表间接测量人体的生理和生化参数。

    生物医学传感器是获取生物信息并将其转换成易于测量和处理信号的一个关键器件。光电式脉搏传感器是根据光电容积法制成的脉搏传感器， 通过对手指末端透光度的监测， 间接检测出脉搏信号。光电式脉搏传感器具有结构简单、无损伤、可重复好等优点， 本文讨论的就是基于光电式脉搏传感器的设计和具体实现。