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基于ZigBee的三波长血氧饱和度检测模块研究

王芳  
【摘要】: 血氧饱和度是指血液中含氧的百分比,是反映机体供氧是否正常的一个重要指标。应用光电检测技术可以无创、可连续实时监测人体动脉血氧饱和度,因此被广泛用于手术、麻醉和重症监护等方面。目前,临床应用的脉搏血氧饱和度监测仪多采用双光束透射方式,一般适用于比较安静的环境,当血氧饱和度值高时精确度较高,而当血氧饱和度值比较低时,测量精确度却不能满足要求。为了更精确测量血氧较低的胎儿、婴幼儿、和重症危弱病人的血氧饱和度,我们借鉴了国外研究人员关于低血氧饱和度脉搏血氧计理想光波长选择的成果,即当由于血液组织的扰动引起两种波长的光子路径长度变化相等和两种波长的光子平均穿透深度匹配良好时,可以减少组织中异种成分影响,从而测量精度较高而且稳定同时又考虑到如果采用的光波长过多,会造成仪器体积大,结构复杂,价格太贵,而且容易损坏,因此本文采用三路不同的光波长即595nm、735nm和890nm来弥补传统血氧仪的不足。 此外在设备上采用导线连接,卧床监护,给病人带来很大的不便,已经越来越不能适应当今多元化、信息化和个性化的医疗监护需求。鉴于上面所述的情况,本论文利用ZigBee无线传感技术,它是一种新兴的短距离、低速率无线通信技术,主要用于近距离无线连接,非常适用于卫生医疗检测领域。本文选用Chipcon公司的CC2430作为生理参数的数据采集、驱动控制、预处理和无线传输的控制核心。CC2430在单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器,该模块主要包括微处理器、外围电路、信号调理电路等硬件部分的设计和Zigbee通信、信号的采集处理等软件部分的设计。同时,采用Visual C++作为开发平台,Access 2003作为后台数据库支持,设计了配套软件系统,实现了生理参数的实时显示。 此外,本文为了实现小型化设计,一些传统的硬件滤波电路都被换成软件处理,本文采用简单整系数低通滤波器对脉搏波进行预处理;采用微分阈值方法来提取脉搏波的特征点;小波多分辨率去除基线漂移和高频段噪声干扰,经过仿真和计算,达到了预期的目标。


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