应用笔记

介绍 当心脏跳动时，压力波沿着动脉以每秒几米的速度向外移动（明显快于血液实际流动速度）。这种压力波可以在手腕处感觉到，但它也会导致组织中血液量的增加，这可以通过体积描记器来检测。这个词来自希腊语“plethysmos”的增加，是一个“丰满”（即音量变化）测量设备的术语。多年来，已经使用了各种各样的Heath-Robinson装置，但这里描述的是光电脉冲体积描记器，它坚固且易于制造，并且可以记录心脏的搏动而无需直接电连接对身体。

所需设备 安装了PicoLog数据记录软件的PC PC示波器或数据记录器 传感器 放大器

实验设置
传感器 传感器由光源和光电探测器组成; 光线照射在组织中，血量的变化会改变落在探测器上的光量。源和检测器可以并排安装，以观察反射光的变化或手指或耳垂两侧的变化，以检测透射光的变化。这里的特殊布置使用木制衣夹来固定红外发光二极管和匹配的光电晶体管（见图1和2）。光电晶体管的红外滤光片减少了荧光灯的干扰，荧光灯的输出中有大的交流分量。

该挂钉钻有3毫米的孔，用于连接LED，光电晶体管，连接两者的导线和双芯屏蔽输出电缆。led和光电晶体管的孔一次钻孔，以便它们对齐。栓钉两侧的末端放在内侧以扩大间隙，并将黑色闭孔泡沫（从鼠标垫中蚕食并用3mm孔打孔）卡在适当的位置（超级胶水/疯狂胶水）以改善抓握并对皮肤做一个（或多或少）不透光的密封。此时，应调整弹簧，使栓钉抓住耳垂，同时不要太紧，以免从手指中排出血液。胶合在钉上的条板用于连接电线; 两个铜带宽用于LED（阳极和阴极连接），三个用于光电晶体管侧（集电极，发射极和LED阴极，以及LED阳极 - 从另一侧穿过栓钉的LED线）。发光二极管（西门子SFH487）和光电晶体管（西门子SFH309FA）楔入其孔中并焊接到各自的条形板上。这两个组件都不重要，许多其他类型都可以使用。然后将电线焊接到位; 连接引线的屏蔽焊接到发射极和阴极铜焊盘。一旦所有部件都经过检查并证明有效，部件的连接和背面应覆盖一层不透明的硅橡胶填缝料，这种填料将隔离并防止外来光线。应覆盖所有裸线。发射器和LED阴极，以及LED阳极 - 从另一侧穿过栓钉的LED线）。发光二极管（西门子SFH487）和光电晶体管（西门子SFH309FA）楔入其孔中并焊接到各自的条形板上。这两个组件都不重要，许多其他类型都可以使用。然后将电线焊接到位; 连接引线的屏蔽焊接到发射极和阴极铜焊盘。一旦所有部件都经过检查并证明有效，部件的连接和背面应覆盖一层不透明的硅橡胶填缝料，这种填料将隔离并防止外来光线。应覆盖所有裸线。发射器和LED阴极，以及LED阳极 - 从另一侧穿过栓钉的LED线）。发光二极管（西门子SFH487）和光电晶体管（西门子SFH309FA）楔入其孔中并焊接到各自的条形板上。这两个组件都不重要，许多其他类型都可以使用。然后将电线焊接到位; 连接引线的屏蔽焊接到发射极和阴极铜焊盘。一旦所有部件都经过检查并证明有效，部件的连接和背面应覆盖一层不透明的硅橡胶填缝料，这种填料将隔离并防止外来光线。应覆盖所有裸线。发光二极管（西门子SFH487）和光电晶体管（西门子SFH309FA）楔入其孔中并焊接到各自的条形板上。这两个组件都不重要，许多其他类型都可以使用。然后将电线焊接到位; 连接引线的屏蔽焊接到发射极和阴极铜焊盘。一旦所有部件都经过检查并证明有效，部件的连接和背面应覆盖一层不透明的硅橡胶填缝料，这种填料将隔离并防止外来光线。应覆盖所有裸线。发光二极管（西门子SFH487）和光电晶体管（西门子SFH309FA）楔入其孔中并焊接到各自的条形板上。这两个组件都不重要，许多其他类型都可以使用。然后将电线焊接到位; 连接引线的屏蔽焊接到发射极和阴极铜焊盘。一旦所有部件都经过检查并证明有效，部件的连接和背面应覆盖一层不透明的硅橡胶填缝料，这种填料将隔离并防止外来光线。应覆盖所有裸线。连接引线的屏蔽焊接到发射极和阴极铜焊盘。一旦所有部件都经过检查并证明有效，部件的连接和背面应覆盖一层不透明的硅橡胶填缝料，这种填料将隔离并防止外来光线。应覆盖所有裸线。连接引线的屏蔽焊接到发射极和阴极铜焊盘。一旦所有部件都经过检查并证明有效，部件的连接和背面应覆盖一层不透明的硅橡胶填缝料，这种填料将隔离并防止外来光线。应覆盖所有裸线。

放大器 放大器（见图3）使用LM358双运算放大器提供两个相同的宽调谐带通阶段，增益为100.同样，运算放大器的类型并不是特别关键，只要它能工作在6V并驱动输出轨到轨。信号频率由低端的运动伪影（由栓钉移动和扭曲下面的组织产生;光钉更好）和顶端的电源 - 嗡嗡声干扰。该电路采用单个6伏电池供电，输出零点通过将所有内容参考由一对正向偏置硅二极管设置的电压的内部公共线偏移约1伏。这对于具有0-5V输入的接口很方便。电位计允许调整整体增益，以防止对大信号进行削波。元件并不重要，但两个2.2μF电容必须能够承受一些反向偏压，因此它们应该是非极化的或钽的。该电路可以很容易地在一小块条板上制成。

进行实验 将放大器的输出连接到接口的输入，并运行PicoLog设置，以20 ms的间隔记录500个采样。打开并将挂钩夹到耳垂或食指上; 等待大约10秒钟让电路稳定然后开始录音。调整电位器，使输出峰值约为2伏，然后迹线应如图4所示，每个脉冲波清晰可见。这是使用ADC200获得的，但是它具有100Ms / s的能力，这对于该电路来说是过度的，它应该与DrDAQ，所有PC示波器以及除最慢电压输入数据记录器之外的所有电路都有效。

使用脉冲体积描记器时常见两个问题：运动会导致痕迹剧烈摆动，因此说服对象不要移动太多，如果受试者非常冷（苍白，捏着看），四肢的循环可能会减少到了信号很少的地步。

Picolog的一个有用功能是，如果警报设置为在大约1伏特时触发，则心跳会发出哔哔声。在证明一切正常后，该装置可用于此类调查，例如比较个体静息心率，运动期间和运动后的心率变化，以及观察受试者进出时发生的心率变化。例如，图5显示了100秒的深呼吸缓慢。可以看到与通气同步的两种效应：心率的变化可以看作脉搏波之间的间距的变化和心脏的每搏输出量的变化可以看作脉搏波的幅度的变化。

计算心率 与许多心率监测器不同，这种设置将允许计算逐拍（瞬时）心率。使用光标，记下两个相邻峰值的时间，从第二个峰值中减去第一个，以给出两个节拍之间的时间（节拍到节拍间隔）并以秒为单位表示。将其除以60以获得每分钟节拍的瞬时心率。因此，对于图4中的迹线，第一峰值为1052ms，第二峰值为2190ms。差异是1138毫秒或1.138秒，这给出了每分钟52.7次的速度。最后一个峰值是9206 ms，或者在第一个峰值之后的8.154 s，因为它们之间有七个间隔，所以平均间隔为1.165 s，平均速率为每分钟51.5次。