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基于近红外光谱法无创脉搏血氧饱和度检测

姚峰  
【摘要】: 血氧饱和度是衡量人体氧气供给是否充足的重要生理参数,临床上常常需要检测人体的血氧饱和度,尤其在手术过程中,能否可靠检测病人是否缺氧,关系到病人的生命安全。因此血氧饱和度的连续、实时、准确可靠监测具有重要意义。 目前,基于Lambert-beer定律的近红外双波长法可实现血氧饱和度无创、连续、实时监测,具有较好的临床应用价值,成为了研究的热点。但是该方法存在抗干扰能力差、信噪比不高、受个体差异影响大等缺陷,制约了血氧饱和度检测精度的提高。本论文基于近红外光谱检测原理,设计了一种无创脉搏血氧饱和度检测系统,可对人体血氧饱和度进行实时、可靠、准确监测,能够为医生临床诊断提供有效信息,获得易于临床解释的血氧饱和度值。 该检测系统由硬件电路和软件设计两部分构成。硬件电路以仪表放大器AD620和单片机89C52为核心,对脉搏波信号进行采集。软件部分主要基于LabVIEW图形化虚拟仪器开发平台,对采集信号进行处理,并计算脉搏血氧饱和度。主要完成工作如下: 1.硬件部分 (1)设计并制作了血氧饱和度检测探头,能够较好地抑制背景光和暗电流等噪声。运用时序控制发光管LED,通过LED驱动电路实现脉搏波信号的光调制。 (2)由仪表放大器AD620、放大器TL084、片选芯片CD4053构成模拟电路,实现脉搏波信号的放大滤波和分离解调,极大地提高了信噪比。 (3)以单片机89C52为核心,实现光调制的时序控制,采用MAX195进行A/D转换,并通过串口送入计算机。 2.软件部分 (1)设计了串口通讯和单片机控制程序,将采集的脉搏波信号传输到计算机进行处理。 (2)基于LabVIEW软件平台,设计了数字锁相放大,实现信号的解调,以及数据存储和处理。 (3)采用基于小波变换的自适应滤波法,消除脉搏血氧饱和度测量中的运动伪差,有效地抑制了测量中不可避免的呼吸、运动等所造成的干扰。 3.精度与误差分析 根据Q值,利用标准血氧检测仪测得的血氧饱和度对本系统测量值进行拟合、定标,并在线测量受试者的脉搏血氧饱和度值,测试结果可以满足临床上血氧检测要求。


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