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反射式血氧饱和度无创检测的实验研究

作　者: 于巍
导　师: 邓亲恺
学　校: 第一军医大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 血氧饱和度透射式反射式自适应AR模型定标
分类号: R319
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 417次
引　用: 3次
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内容摘要

氧是维持人体生命活动的重要物质，血氧饱和度是衡量人体血液携氧能力的重要参数，通过无创的方法对血氧饱和度进行检测能够为医生的临床行为提供快速、直接、有效的生理参数。目前透射式血氧仪已经成为比较成熟的监护手段，但由于传感器使用范围的限制，在大多数体表部位(如前额、胸部等)需要使用反射式传感器进行血氧饱和度检测，而且国内在反射式血氧测量的研究水平上还处在探索的阶段，如何用无创、经济的方法获得准确、可靠的血氧饱和度值仍是生物医学工程领域不断探索的课题。本文在深入了解透射式血氧饱和度检测原理及其方法的基础上，利用扩散传输理论推导出了应用反射式传感器对脉搏血氧饱和度检测的计算公式。在此理论的基础上，以MSP430为开发平台，在硬件电路设计上，采用光调制技术克服背景光和系统固有噪声的干扰；研制了自动增益控制电路，抑制基线漂移，使直流分量平稳；研制了可调积分放大电路，使光电容积脉搏波信号得到了均衡放大；研制了可控截取放大电路，基本解决了信号幅度过大或过小的问题，保证采样到的信号不至于饱和或不足；在软件系统设计上，采用数字滤波和移动平均算法消除噪声，使信号更加平滑和稳定；采用微分阈值法提取光电容积脉搏波的特征点，并运用自适应AR模型，对微分阈值法进行了改进，使脉搏波的正确检出率大大提高；完成了单片机和计算机的串口通讯以及计算机部分的软件设计，可实时显示脉搏波信号，对血氧饱和度测量的进一步分析和处理提供了一个很好的平台。在此基础上，研制出了反射式血氧饱和度的检测系统，并对该系统进行了全程的定标，并对定标的结果进行了分析，确定了在实际检

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 血氧饱和度的生理学基础及其研究的意义  9-10
  1.2 脉搏血氧饱和度测量仪的发展概况、应用现状及未来展望  10-13
    1.2.1 无创伤脉搏血氧饱和度测量仪的发展概况  10-11
    1.2.2 无创伤脉搏血氧饱和度测量仪的应用现状  11-12
    1.2.3 无创伤脉搏血氧饱和度测量仪应用的未来展望  12-13
第二章脉搏血氧饱和度测量的理论基础  13-21
  2.1 透射式血氧饱和度检测原理  13-17
  2.2 反射式血氧饱和度检测原理  17-21
第三章反射式血氧饱和度检测的硬件系统设计  21-34
  3.1 系统概述  21-23
  3.2 血氧信号的分离及获取  23-33
    3.2.1 探头驱动电路  23-25
    3.2.2 信号的获取过程  25-33
  3.3 硬件电路设计小结  33-34
第四章反射式血氧测量的软件设计及信号的处理方法  34-55
  4.1 概述  34-35
  4.2 基于MSP430F149单片机部分的软件设计  35-37
    4.2.1 系统时序控制  35-36
    4.2.2 系统硬件控制  36-37
  4.3 基于计算机部分的软件设计  37-41
  4.4 脉搏波信号的处理与分析  41-54
    4.4.1 基于单片机的脉搏血氧仪硬件电路提取的脉搏波  41-42
    4.4.2 经过FIR低通滤波处理后提取的脉搏波  42-45
    4.4.3 移动平均算法  45-46
    4.4.4 脉搏波波形检测的微分阈值法  46-48
    4.4.5 微分阈值法的改进  48-54
  4.5 软件设计小节  54-55
第五章实验样机的定标  55-65
  5.1 概述  55-57
    5.1.1 直接从人体获得实验数据绘制经验定标曲线  55
    5.1.2 在实验室建立带有模拟组织模型的模拟循环系统  55-56
    5.1.3 利用动物实验  56
    5.1.4 脉搏血氧仿真器  56-57
  5.2 实验样机的定标  57-65
    5.2.1 定标仪介绍  57-58
    5.2.2 定标  58-65
第六章总结与展望  65-67
参考文献  67-71
论文附件清单  71-72
攻读硕士学位期间发表的论著  72-73
致谢  73-74
学位论文原创性声明  74
学位论文版权使用授权书  74

反射式血氧饱和度无创检测的实验研究

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