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无创血氧饱和度测量系统的设计与实现

房磊  
【摘要】:本文主要讨论了无创血氧饱和度测量系统的设计和实现。由于缺氧在临床上重要特征是血氧饱和度显著下降,因此,监测人体SpO2的变化对肺心病的预防和治疗有重要的作用;同时,在手术室和其他科室,也需要利用SpO2监测低血氧症的发生。随着人们生活水平的提高和对健康关注度的提升,临床监护已从以医院为中心向社区和家庭转移。小型化,便携式,多功能的监护仪成为医疗监护的发展方向。 本文首先介绍了无创血氧饱和度测量系统的原理和方法。接着对各种情形下的光电容积图信号进行分析处理,设计了信号预处理算法和参数计算方法,同时对运动和低灌注情况下的血氧饱和度计算方法进行了研究。本文采用全数字和模块化的设计思想,设计了全新的血氧饱和度测量的数据采集系统,并对该数据采集系统进行了性能评估。该数据采集系统可以用来构建波形数据库,进行数字信号处理算法的深入研究。最后,基于数据采集系统验证过的前端信号调理电路和数字信号处理的方法,在STM32F103的嵌入式系统平台上,设计了功能完善的无创血氧饱和度测量仪,并对该测量仪的准确性和稳定性进行了评估。 本文设计的数据采集系统可以用于建立各种状态下的PPG信号的数据库,对于PPG信号特征的数字信号处理算法、新的血氧饱和度计算方法以及各种去噪算法的研究提供了很大的便利,也可以很方便的扩展为对其它数据的采集。同时论文按照系统工程的设计思想,采用从顶向下的设计思路,每一步都进行了详细设计和系统评估,保证了整个系统的准确性和稳定性,这种设计方法也可用于其他行业的系统设计中。


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