血氧饱和度监测仪的设计与应用研究

发布时间：2017-09-13 13:22

  本文关键词：血氧饱和度监测仪的设计与应用研究

  更多相关文章： 血氧饱和度 脉率 动态光谱 高频毛刺噪声 低频基线漂移噪声

【摘要】：血氧饱和度能够反映出人体呼吸系统和心血管的健康程度,在人类的疾病预防与诊断中起着重要的作用。目前运用光电脉搏波检测法进行血氧饱和度以及血液其它成分的测量已成为当前医学领域研究的热点之一,具有重要的意义。本课题进行的是血氧饱和度监测仪的设计与研究,其监测的参数主要有血氧饱和度和脉率。本文首先对血氧饱和度测量方法进行了对比,最终确定了采用基于动态光谱理论结合朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律的测量计算方法,研发了新一代以MKL25Z128VLK4微控制器为主控的血氧仪,并详细介绍了其软硬件设计中的相关重要技术。硬件上主要由电源管理模块、光源驱动模块、光电接收模块、无线数据传输模块、OLED液晶屏显示模块等组成,该血氧仪对比传统型血氧仪,其硬件电路得到简化,降低了生产成本,噪声引入小；软件上实现了脉搏波信号中各频率噪声信号的全面快速滤除,其中包括滤除高频毛刺噪声、低频基线漂移噪声、混频轻微突发性运动干扰噪声,也实现了脉搏波特征点的快速准确提取,进而计算出血氧值、脉率值,该血氧仪软件上的滤波算法和脉搏波特征点提取算法与传统型血氧仪相比计算量小、实时性高。最后通过血氧饱和度监测仪的相关测试实验,证明了本血氧仪有较好的稳定性、准确性、灵敏性,从而最终得出本血氧饱和度监测仪与市面上的相关产品相比更具有竞争力。
【关键词】：血氧饱和度 脉率 动态光谱 高频毛刺噪声 低频基线漂移噪声
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH789
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 引言8-9
• 1.2 血氧饱和度监测仪的研究目的意义9-10
• 1.3 血氧饱和度监测仪的发展历程10-11
• 1.4 血氧饱和度监测仪的国内外研究现状11-13
• 1.5 论文的研究内容和安排13
• 1.6 本章小结13-14
• 第二章 血氧饱和度测量和计算方法14-22
• 2.1 血氧饱和度测量方法14-15
• 2.2 光电容积脉搏波产生原理以及特征15-16
• 2.3 血氧饱和度测量方法之脉搏血氧动态光谱法16-17
• 2.4 血氧饱和度计算方法17-20
• 2.4.1 朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律17-18
• 2.4.2 基于朗伯-比尔定律的血氧饱和度计算方法18-20
• 2.5 本章小结20-22
• 第三章 血氧饱和度监测仪的设计22-42
• 3.1 传统血氧饱和度监测仪22-24
• 3.2 系统方案24-26
• 3.3 系统硬件设计26-35
• 3.3.1 电源管理模块26
• 3.3.2 微控制器最小系统模块26-29
• 3.3.3 光源驱动模块29-31
• 3.3.3.1 光源的选择29-30
• 3.3.3.2 光源驱动电路30-31
• 3.3.4 光电接收模块31-32
• 3.3.4.1 光敏二极管的选择31
• 3.3.4.2 光电接收电路31-32
• 3.3.5 无线数据传输模块32-34
• 3.3.6 OLED液晶屏显示模块34-35
• 3.3.7 实物介绍35
• 3.4 系统软件设计35-40
• 3.4.1 下位机软件设计35-39
• 3.4.1.1 软件主体程序流程图36-37
• 3.4.1.2 MCU各模块初始化、OLED模块初始化37
• 3.4.1.3 LED驱动时序、AD采集时序、信号数字解调37-38
• 3.4.1.4 脉搏波特征点提取方法38
• 3.4.1.5 血氧值、脉率值的计算38-39
• 3.4.2 上位机软件设计39-40
• 3.4.2.1 基于Android系统的移动设备上位机39-40
• 3.4.2.2 基于Windows系统的PC设备Labview上位机40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 脉搏波信号中各频率噪声信号的快速滤除方法42-52
• 4.1 脉搏波信号中各频率信号成分分析42-46
• 4.2 脉搏波信号中高频毛刺噪声信号的快速滤除方法46-47
• 4.3 脉搏波信号中低频基线漂移噪声信号的快速滤除方法47-48
• 4.4 脉搏波信号中混频轻微突发性运动干扰噪声信号的快速滤除方法48-51
• 4.4.1 各局部脉搏波提取方法49-50
• 4.4.2 脉搏波轻微突发性运动干扰的快速滤除方法50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 血氧饱和度监测仪相关测试实验52-60
• 5.1 血氧仪评估52
• 5.2 血氧仪稳定性实验52-54
• 5.3 血氧仪准确性实验54-55
• 5.4 血氧仪灵敏性实验55-57
• 5.5 血氧仪测量数据误差分析57-58
• 5.6 本章小结58-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 本文总结60
• 6.2 本文创新60-61
• 6.3 今后展望61-62
• 参考文献62-66
• 发表论文和参加科研情况说明66-68
• 附录68-72
• 致谢72

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本文编号：843941