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1、光电脉搏传感器 开题报告,学生姓名：包磊 王艺伟 崔晓倩 专业班级：光信082班 指导老师：张光璐,报告摘要,1、课题来源 2、光电脉搏传感器在该领域的国内外现状 3、研究 目的及意义 4、光电脉搏传感器的原理 5、研究内容 6、实施方案 7、拟解决关键问题 8、阶段进度计划,课题来源,在医学上，通过测量人的心率，便可初步判断人的健康状况。随着人们生活水平的提高，地球环境遭到破坏，多种疾病威胁着人们的生命；而心脏病的发作又是人们难以预防的突发致命疾病。因此，心率计很快产生，并得到发展。随着单片机技术的发展、人们的生活节奏加快，设计一种以使用方便为前提，能够快速测出人心率的心率计，不仅是临床者的
2、欲求，也是体育训练者和外出旅游者的需求。 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。为了克服上述测量方法的不足，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法 利用血液是高度不透明的液体， 光照在一般组织中的穿透性要比在血液中大几十倍的特点，可通过传感器对脉搏信号进行检测，并通过单片机技术进行数据处理，实现智能化的脉搏测试技术 这种技术具有先进性、实用性和稳定性，同时也是生物医学工程领域的发展方向。光电式脉搏传感器是根据光电容积法原理 ，从改善光源、消除景光噪声、 电磁屏蔽和提高信噪比四个方面出发，研究改进方法
3、，并实现信号的无限传输， 对提高使用的灵活性和准确度有着重大意义。同样光电容积法是当今测量脉搏信号的一种有效方法， 也可以用来测量 血氧饱和度、氧分压和心搏出量等生理指标，为临床诊断提供强有力的技术支持。,光电脉搏传感器在该领域的国内外现状,光电脉搏传感器在国内外的应用已近相当广泛，如华科电子技术研究所的HKG-07系列红外脉搏传感器；HK2000系列集成化脉搏传感器；HKX-08系列心率传感器等等在科研、医疗设备、教学设备等方面被广泛使用。,光电脉搏传感器在该领域的国内外现状,HKG-07B红外脉搏传感器利用红外线检测由于心脏跳动而引起的手指尖内微血管容积发生的变化，经过信号放大、调理、整形
4、输出完整的脉搏波电压信号，该产品主要应用于无创心血管功能检测、妊高征检测、中医脉象诊断等。,HKG-07系列红外脉搏传感器技术参数,光电脉搏传感器在该领域的国内外现状,Wii Vitality Sensor的外形类似于医院为危重病人准备的指夹式心率血氧监控仪，功能也相当类似。任天堂表示，当玩家将其与Wii Remote链接后，它能够感应玩家的“脉搏及一系列身体内部生理指标信号”，将这些信息提供给主机进行处理后提供相应反馈。,研究目的及意义,由于传统的脉搏测量所采用的脉诊方式，例如中医脉象诊断技术，测量精度不高所以为了实现高精度测量生物医学工程领域更多地采用了光电脉搏传感器。光电脉搏传感器通过对
5、手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号。光电脉搏传感器具有结构简单、无损伤、可重复性好等优点。无创伤监护技术将是未来医学工程发展的重要方向,而人体脉搏信号中包含丰富的生理信息,也逐渐引起了临床医生的很大兴趣,光电容积法（ppg）是当今测量脉搏信号的一种有效途径,也可以通过这种方法测量血氧饱和度,氧分压、心搏出量等生理信号,为临床诊断提供了强有力的技术支持。,光电脉搏传感器的原理,根据郎伯比尔（lamberbeer）定律，物质在一定波长处的吸光度和它的浓度成正比，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
6、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。,光电脉搏传感器的原理,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）和氧化血红蛋白（hbo2）含量变化将造成透光率的变化，当氧化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的，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805nm波长处
7、，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805nm。,研究内容,1、光信号变化与心率的对应关系的探究 2、光电检测电路的设计 3、去噪电路的设计 4、光电脉搏传感器的外形及机械结构设计 5、单片机控制的设计 6、测量结果显示模块的设计,实施方案,先利用图书馆和网络资源，查询有关光电脉搏传感器的资料，选择合适的光电元件和光电检测电路，进行电路设计、外形及机械结构设计和单片机软件设计，画出protel电路图和CAD图，完成报告书。,拟解决的关键问题,1、如何检测光信号的微弱变化 2、如何去噪，提高测量精确度 3、如何避免其他干扰光源的影响 4、单片机的算法编程 5、外形工艺设计,阶段进度及计划,准备及查阅资料 四天 方案设计及论证（总体方案） 两天 机械结构及电路设计（画CAD图和PROTEL图） 五天 整理报告及准备答辩 三天,谢谢大家观看！,