基于RF的近红外无线肌氧检测系统的研制

发布时间：2021-11-14 14:39

　　体育运动会对人体机能产生影响,而人体肌肉内血氧含量是反映机体在运动状态下生理特征的一个重要指标。近年来发展迅速的近红外光谱术可以连续、无损,实时的检测人体局部组织和器官中的血氧含量相对变化。本文将近红外肌氧检测技术与短距离无线通信技术相结合,研制了一套基于射频（RF）技术的无线近红外肌氧检测系统,能够为测试者提供大范围的运动自由,提高了系统的便携性,实现对运动员肌氧状态变化的较远距离监控。文章介绍了系统方案的调研,系统硬件以及系统软件的设计。并对各个硬件功能模块和软件程序模块进行了详细介绍,包括三波长光源驱动、光电探测、放大滤波、数据采集、AD转换、数据无线通信、PC机串口通讯以及用户端接收软件编程等的实现方法。系统的时间分辨率达到400 ms,无线通信距离在30 m以上。通过性能测试、在体前臂阻断实验及在体负荷递增实验,经分析组织血氧变化情况验证了无线近红外肌氧检测系统的有效性。性能测试包括长时间稳定性测试及暗噪声测试,验证了系统的安全性及稳定性。在体前臂阻断实验通过模拟离体实验的等容条件,监测的血氧信号变化趋势与实际生理变化过程相符合。最后对在体负荷递增实验的实验结果进行了初步分析... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Hb、HbO2和水在600nm~11000nm的吸收光谱

1.3 近红外光谱肌氧检测概述NIRS 技术最初用于在生物医学领域中对大脑供氧状态的变化进行无损伤检测，随着技术的发展其应用领域也越来越广泛。1977 年，Jobsis[19]在《Science》上首次报道了血红蛋白和细胞色素在近红外区的吸收特性，并发现含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白分别在735 nm 和 850 nm 处有两个吸收峰，其变化可以反映血红蛋白的载氧情况[20]。由于组织在近红外光谱窗（700 nm－900 nm）这个范围内吸收系数很低，因此近红外光可以穿透几厘米的深度。此后，很多研究小组以各自不同的角度将这种方法推广开来，在不同的领域对其进行了深入的研究。如近红外光谱测量在大脑活动监测方面的应用[21-26]；Chance 将其用于肌肉组织的测量[27-29]，以及将近红外光谱测量用于胸部组织[30-32]和肝脏、肾脏组织的研究。如今近红外光谱术已经在诸多领域发挥着重要的作用[33][34]。

究中：探讨运动性疲劳与肌氧的关系以及评定心血管患者的康复水平等。实验室现有的近红外肌氧检测系统有两套，一套是基于 GPRS 无线通讯技术研制的，另一套则是基于 PDA 研制的。下面分别介绍一下这两套系统。（1）基于 GPRS 无线通讯技术的近红外肌氧检测系统[36]GPRS 是一种基于手机 GSM 模式发展的产物，它具有发射距离没有限制的优点。系统通过 MCU 控制数据采集，GPRS 射频发射模块把从 MCU 接收到的数据通过中国移动网络发送到 Internet 网络上，只需要一台能够上网的计算机就可以解决接收的问题，同时可以实现点对多点，多点对多点的传输，其流量可以达到 155kbps。但是此系统的无线传输是借助中国移动的网络，需要支付通信费用，成本较高。而且在网络信号不够理想的区域无法实现无线通信。另外 GPRS 模块的功耗也较大，限制了系统的便携性。（2）基于 PDA 的近红外肌氧监测系统[37]

【参考文献】：
期刊论文
[1]近红外光谱测定术检测肌氧的原理及其在运动医学中的应用[J]. 李红燕,张立,沈红飞.  中国运动医学杂志. 2005(03)
[2]用近红外光谱检测人体组织氧含量[J]. 腾轶超,丁海曙,田丰华,黄岚.  清华大学学报(自然科学版). 2004(06)
[3]短距离无线通信技术综述[J]. 蔡型,张思全.  现代电子技术. 2004(03)

硕士论文
[1]基于GPRS无线肌氧检测系统的研制及应用[D]. 陈刚.华中科技大学 2005



本文编号：3494817