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反射式血氧饱和度无创检测的实验研究

于巍  
【摘要】:氧是维持人体生命活动的重要物质,血氧饱和度是衡量人体血液携氧能力的重要参数,通过无创的方法对血氧饱和度进行检测能够为医生的临床行为提供快速、直接、有效的生理参数。目前透射式血氧仪已经成为比较成熟的监护手段,但由于传感器使用范围的限制,在大多数体表部位(如前额、胸部等)需要使用反射式传感器进行血氧饱和度检测,而且国内在反射式血氧测量的研究水平上还处在探索的阶段,如何用无创、经济的方法获得准确、可靠的血氧饱和度值仍是生物医学工程领域不断探索的课题。 本文在深入了解透射式血氧饱和度检测原理及其方法的基础上,利用扩散传输理论推导出了应用反射式传感器对脉搏血氧饱和度检测的计算公式。在此理论的基础上,以MSP430为开发平台,在硬件电路设计上,采用光调制技术克服背景光和系统固有噪声的干扰;研制了自动增益控制电路,抑制基线漂移,使直流分量平稳;研制了可调积分放大电路,使光电容积脉搏波信号得到了均衡放大;研制了可控截取放大电路,基本解决了信号幅度过大或过小的问题,保证采样到的信号不至于饱和或不足;在软件系统设计上,采用数字滤波和移动平均算法消除噪声,使信号更加平滑和稳定;采用微分阈值法提取光电容积脉搏波的特征点,并运用自适应AR模型,对微分阈值法进行了改进,使脉搏波的正确检出率大大提高;完成了单片机和计算机的串口通讯以及计算机部分的软件设计,可实时显示脉搏波信号,对血氧饱和度测量的进一步分析和处理提供了一个很好的平台。在此基础上,研制出了反射式血氧饱和度的检测系统,并对该系统进行了全程的定标,并对定标的结果进行了分析,确定了在实际检


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