基于多波长的脉搏血氧饱和度的测量方法研究

发布时间：2021-02-26 04:59

　　血氧饱和度指的是血液中含氧的百分比,是一项检测机体供氧情况的重要指标,利用光电检测技术从光电容积脉搏波信号中提取血氧饱和度特征信息,是临床进行无创检测人体动脉血氧饱和度的主要方式。目前双波长透射式脉搏血氧监护已成为较成熟的监护手段,但是在低血氧下测量误差较大,并且透射式传感器受测量范围的限制,因此为了克服这些缺陷,通过增加波长的方式,并根据朗伯比尔定律（Lambert-Beer）从双波长透射式脉搏血氧仪的数学模型中,推导出更适合于多波长反射式脉搏血氧仪的数学模型。考虑到测量精度和仪器体积等因素本文选取了四路不同的光波长,即595nm、735nm、890nm和805nm制作反射式血氧探头,来弥补传统脉搏血氧仪的不足。首先,本文根据光电容积脉搏波信号的光学与生理学的相关理论,搭建了多波长脉搏血氧仪的采集系统平台。主要包括:光源驱动电路、信号采集调理电路、以STM32单片机为主控制器的主控电路以及电源电路等。对光电容积脉搏波信号进行采集、模/数转换、放大滤波,并将转换后的数字信号通过串口发送至上位机进行数据分析处理等;其次,在光电容积脉搏波信号的预处理部分,采用了滑动平均滤波、小波变换、中值... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 脉搏血氧饱和度测量原理与方法
    2.1 脉搏血氧饱和度测量原理
        2.1.1 人体组织光学特性
        2.1.2 Lambert-Beer定律
    2.2 传统脉搏血氧饱和度的测量原理
        2.2.1 双波长透射式血氧饱和度的测量原理
        2.2.2 双波长反射式血氧饱和度的测量原理
        2.2.3 双波长在低血氧饱和度测量时的缺陷
    2.3 多波长的脉搏血氧饱和度的测量原理
    2.4 本章小结
第3章 多波长脉搏血氧饱和度硬件系统
    3.1 系统总体方案设计
    3.2 测量部位选择
    3.3 STM32F103微处理器
    3.4 血氧探头设计与制作
        3.4.1 光源波长和光电探测器的选择
        3.4.2 光源驱动电路设计
    3.5 前端信号采集模拟电路的设计
        3.5.1 前置放大电路设计
        3.5.2 滤波电路设计
        3.5.3 交流放大电路
    3.6 电源电路设计
    3.7 系统数字电路设计
        3.7.1 系统时钟模块
        3.7.2 信号采集模数转换模块
        3.7.3 液晶显示模块
        3.7.4 串口通讯模块
    3.8 采集系统
    3.9 本章小结
第4章 多波长脉搏血氧饱和度软件平台
    4.1 软件总体设计框架
    4.2 STM32F103软件设计流程
        4.2.1 系统时序控制
        4.2.2 液晶显示流程
        4.2.3 串行通信流程
    4.3 血氧信号处理
        4.3.1 信号误差来源
        4.3.2 滑动平均滤波消除高频噪声
        4.3.3 基于小波变换与中值滤波法消除基线漂移
        4.3.4 基于自适应滤波器的方法消除运动伪迹
        4.3.5 脉率以及血氧饱和度的计算
    4.4 上位机软件界面设计与显示
    4.5 本章小结
第5章 多波长脉搏血氧饱和度定标
    5.1 定标方法简述
    5.2 多波长脉搏血氧饱和度的定标实验设计
    5.3 实验测试与传统测量方法对比
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AFE4490的反射式脉搏血氧检测系统[J]. 甘永进,甘国妹,蒋曲博,宁维莲,胡良红.  电子技术应用. 2017(08)
[2]反射式血氧饱和度检测系统研制[J]. 蒋曲博,甘永进,张翠娜.  中国医学物理学杂志. 2017(01)
[3]一种近红外无创血糖检测中的脉搏波预处理方法[J]. 张杨,朱健铭,陈真诚.  医疗卫生装备. 2016(06)
[4]临床诊断新生儿窒息的脐动脉血气指标探讨[J]. 葛敏,刘秀芹.  山西医药杂志. 2016(07)
[5]EEMD在同时消除脉搏血氧检测中脉搏波信号高频噪声和基线漂移中的应用[J]. 韩庆阳,王晓东,李丙玉,周鹏骥.  电子与信息学报. 2015(06)
[6]产妇宫缩活跃早期人工破膜联合胎心监护对新生儿预后的影响[J]. 李建敏.  临床合理用药杂志. 2013(31)
[7]人体血氧饱和度检测中消除脉搏波信号高频噪声的方法[J]. 李庆波,韩庆阳.  光谱学与光谱分析. 2012(09)
[8]动态环境血氧饱和度监测的运动干扰分离自适应对消方法[J]. 龚渝顺,吴宝明,高丹丹,蒋洪,闫庆广.  航天医学与医学工程. 2012(04)
[9]利用三次样条差值法抑制脉搏波基线漂移[J]. 杨琳,张松,杨益民,邵帅,罗志昌.  北京生物医学工程. 2010 (02)
[10]脉搏波时域特征与血压相关性的研究[J]. 徐可欣,王继寸,余辉,杜非.  中国医疗设备. 2009(08)

博士论文
[1]基于光电容积脉搏波描记法的无创血红蛋白浓度检测技术的研究[D]. 彭福来.北京理工大学 2016
[2]人体血液成分无创检测的动态光谱理论分析及实验研究[D]. 李晓霞.天津大学 2005

硕士论文
[1]基于ZigBee的三波长血氧饱和度检测模块研究[D]. 王芳.华南理工大学 2010



本文编号：3052089