應用筆記

介紹 當心臟跳動時，壓力波沿著動脈以每秒幾米的速度向外移動（明顯快于血液實際流動速度）。這種壓力波可以在手腕處感覺到，但它也會導致組織中血液量的增加，這可以通過體積描記器來檢測。這個詞來自希臘語“plethysmos”的增加，是一個“豐滿”（即音量變化）測量設備的術語。多年來，已經使用了各種各樣的Heath-Robinson裝置，但這里描述的是光電脈沖體積描記器，它堅固且易于制造，并且可以記錄心臟的搏動而無需直接電連接對身體。

所需設備 安裝了PicoLog數據記錄軟件的PC PC示波器或數據記錄器 傳感器 放大器

實驗設置
傳感器 傳感器由光源和光電探測器組成; 光線照射在組織中，血量的變化會改變落在探測器上的光量。源和檢測器可以并排安裝，以觀察反射光的變化或手指或耳垂兩側的變化，以檢測透射光的變化。這里的特殊布置使用木制衣夾來固定紅外發光二極管和匹配的光電晶體管（見圖1和2）。光電晶體管的紅外濾光片減少了熒光燈的干擾，熒光燈的輸出中有大的交流分量。

該掛釘鉆有3毫米的孔，用于連接LED，光電晶體管，連接兩者的導線和雙芯屏蔽輸出電纜。led和光電晶體管的孔一次鉆孔，以便它們對齊。栓釘兩側的末端放在內側以擴大間隙，并將黑色閉孔泡沫（從鼠標墊中蠶食并用3mm孔打孔）卡在適當的位置（超級膠水/瘋狂膠水）以改善抓握并對皮膚做一個（或多或少）不透光的密封。此時，應調整彈簧，使栓釘抓住耳垂，同時不要太緊，以免從手指中排出血液。膠合在釘上的條板用于連接電線; 兩個銅帶寬用于LED（陽極和陰極連接），三個用于光電晶體管側（集電極，發射極和LED陰極，以及LED陽極 - 從另一側穿過栓釘的LED線）。發光二極管（西門子SFH487）和光電晶體管（西門子SFH309FA）楔入其孔中并焊接到各自的條形板上。這兩個組件都不重要，許多其他類型都可以使用。然后將電線焊接到位; 連接引線的屏蔽焊接到發射極和陰極銅焊盤。一旦所有部件都經過檢查并證明有效，部件的連接和背面應覆蓋一層不透明的硅橡膠填縫料，這種填料將隔離并防止外來光線。應覆蓋所有裸線。發射器和LED陰極，以及LED陽極 - 從另一側穿過栓釘的LED線）。發光二極管（西門子SFH487）和光電晶體管（西門子SFH309FA）楔入其孔中并焊接到各自的條形板上。這兩個組件都不重要，許多其他類型都可以使用。然后將電線焊接到位; 連接引線的屏蔽焊接到發射極和陰極銅焊盤。一旦所有部件都經過檢查并證明有效，部件的連接和背面應覆蓋一層不透明的硅橡膠填縫料，這種填料將隔離并防止外來光線。應覆蓋所有裸線。發射器和LED陰極，以及LED陽極 - 從另一側穿過栓釘的LED線）。發光二極管（西門子SFH487）和光電晶體管（西門子SFH309FA）楔入其孔中并焊接到各自的條形板上。這兩個組件都不重要，許多其他類型都可以使用。然后將電線焊接到位; 連接引線的屏蔽焊接到發射極和陰極銅焊盤。一旦所有部件都經過檢查并證明有效，部件的連接和背面應覆蓋一層不透明的硅橡膠填縫料，這種填料將隔離并防止外來光線。應覆蓋所有裸線。發光二極管（西門子SFH487）和光電晶體管（西門子SFH309FA）楔入其孔中并焊接到各自的條形板上。這兩個組件都不重要，許多其他類型都可以使用。然后將電線焊接到位; 連接引線的屏蔽焊接到發射極和陰極銅焊盤。一旦所有部件都經過檢查并證明有效，部件的連接和背面應覆蓋一層不透明的硅橡膠填縫料，這種填料將隔離并防止外來光線。應覆蓋所有裸線。發光二極管（西門子SFH487）和光電晶體管（西門子SFH309FA）楔入其孔中并焊接到各自的條形板上。這兩個組件都不重要，許多其他類型都可以使用。然后將電線焊接到位; 連接引線的屏蔽焊接到發射極和陰極銅焊盤。一旦所有部件都經過檢查并證明有效，部件的連接和背面應覆蓋一層不透明的硅橡膠填縫料，這種填料將隔離并防止外來光線。應覆蓋所有裸線。連接引線的屏蔽焊接到發射極和陰極銅焊盤。一旦所有部件都經過檢查并證明有效，部件的連接和背面應覆蓋一層不透明的硅橡膠填縫料，這種填料將隔離并防止外來光線。應覆蓋所有裸線。連接引線的屏蔽焊接到發射極和陰極銅焊盤。一旦所有部件都經過檢查并證明有效，部件的連接和背面應覆蓋一層不透明的硅橡膠填縫料，這種填料將隔離并防止外來光線。應覆蓋所有裸線。

放大器 放大器（見圖3）使用LM358雙運算放大器提供兩個相同的寬調諧帶通階段，增益為100.同樣，運算放大器的類型并不是特別關鍵，只要它能工作在6V并驅動輸出軌到軌。信號頻率由低端的運動偽影（由栓釘移動和扭曲下面的組織產生;光釘更好）和頂端的電源 - 嗡嗡聲干擾。該電路采用單個6伏電池供電，輸出零點通過將所有內容參考由一對正向偏置硅二極管設置的電壓的內部公共線偏移約1伏。這對于具有0-5V輸入的接口很方便。電位計允許調整整體增益，以防止對大信號進行削波。元件并不重要，但兩個2.2μF電容必須能夠承受一些反向偏壓，因此它們應該是非極化的或鉭的。該電路可以很容易地在一小塊條板上制成。

進行實驗 將放大器的輸出連接到接口的輸入，并運行PicoLog設置，以20 ms的間隔記錄500個采樣。打開并將掛鉤夾到耳垂或食指上; 等待大約10秒鐘讓電路穩定然后開始錄音。調整電位器，使輸出峰值約為2伏，然后跡線應如圖4所示，每個脈沖波清晰可見。這是使用ADC200獲得的，但是它具有100Ms / s的能力，這對于該電路來說是過度的，它應該與DrDAQ，所有PC示波器以及除最慢電壓輸入數據記錄器之外的所有電路都有效。

使用脈沖體積描記器時常見兩個問題：運動會導致痕跡劇烈擺動，因此說服對象不要移動太多，如果受試者非常冷（蒼白，捏著看），四肢的循環可能會減少到了信號很少的地步。

Picolog的一個有用功能是，如果警報設置為在大約1伏特時觸發，則心跳會發出嗶嗶聲。在證明一切正常后，該裝置可用于此類調查，例如比較個體靜息心率，運動期間和運動后的心率變化，以及觀察受試者進出時發生的心率變化。例如，圖5顯示了100秒的深呼吸緩慢?？梢钥吹脚c通氣同步的兩種效應：心率的變化可以看作脈搏波之間的間距的變化和心臟的每搏輸出量的變化可以看作脈搏波的幅度的變化。

計算心率 與許多心率監測器不同，這種設置將允許計算逐拍（瞬時）心率。使用光標，記下兩個相鄰峰值的時間，從第二個峰值中減去第一個，以給出兩個節拍之間的時間（節拍到節拍間隔）并以秒為單位表示。將其除以60以獲得每分鐘節拍的瞬時心率。因此，對于圖4中的跡線，第一峰值為1052ms，第二峰值為2190ms。差異是1138毫秒或1.138秒，這給出了每分鐘52.7次的速度。最后一個峰值是9206 ms，或者在第一個峰值之后的8.154 s，因為它們之間有七個間隔，所以平均間隔為1.165 s，平均速率為每分鐘51.5次。