基于動(dòng)態(tài)光譜的數(shù)字化脈搏血氧檢測(cè)系統(tǒng).pdf

1、脈搏血氧儀是一種可連續(xù)、無(wú)創(chuàng)、方便地檢測(cè)動(dòng)脈血氧飽和度的儀器。由于其在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和信號(hào)處理方法上存在的缺陷，使它在測(cè)量的精度、重復(fù)性、穩(wěn)定性等方面還存在需要探討和完善的地方。本課題提出了基于動(dòng)態(tài)光譜的脈搏血氧測(cè)量原理，并且在該原理的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)了一套數(shù)字化脈搏血氧檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用頻分測(cè)量法和過(guò)采樣技術(shù)，簡(jiǎn)化模擬電路部分的設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和重復(fù)性。系統(tǒng)采用數(shù)字濾波和數(shù)字解調(diào)的方法，用軟件提取光電脈搏波信號(hào)。并在動(dòng)態(tài)光譜原理基礎(chǔ)上，對(duì)

2、光電脈搏波信號(hào)進(jìn)行時(shí)域頻域轉(zhuǎn)換，所得到基波分量用于血氧飽和度計(jì)算，獲得了高精度的脈搏血氧飽和度測(cè)量值。 本課題的創(chuàng)新與主要工作體現(xiàn)在以下方面： (1)通過(guò)分析傳統(tǒng)脈搏血氧測(cè)量原理引起的測(cè)量誤差，首先在理論上推導(dǎo)出實(shí)現(xiàn)高精度脈搏血氧測(cè)量的方法——基于動(dòng)態(tài)光譜方法的脈搏血氧測(cè)定法，這種方法在原理上可以消除由于測(cè)量條件及個(gè)體差異等多方面因素對(duì)測(cè)量精度的影響。 (2)針對(duì)傳統(tǒng)的脈搏血氧飽和度檢測(cè)系統(tǒng)中因模擬電路復(fù)雜而引起

3、的系統(tǒng)穩(wěn)定性和重復(fù)性差的問(wèn)題，本文提出了數(shù)字化的設(shè)計(jì)思想，根據(jù)動(dòng)態(tài)光譜測(cè)量原理采用現(xiàn)代微處理器、集成電路技術(shù)，研制了脈搏波信號(hào)的檢測(cè)與采集系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了硬件電路中的光源驅(qū)動(dòng)電路和交直流分離電路。并利用過(guò)采樣技術(shù)，使A/D采樣分辨率得到提高，利用數(shù)字濾波來(lái)代替模擬濾波電路，從而簡(jiǎn)化了模擬電路部分中對(duì)信號(hào)放大濾波環(huán)節(jié)，本系統(tǒng)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可重復(fù)性，降低了由于模擬電路不穩(wěn)定所造成的系統(tǒng)測(cè)量誤差。在進(jìn)行光電脈搏波的檢測(cè)時(shí)采用了區(qū)別于分時(shí)照射被測(cè)

4、組織的傳統(tǒng)測(cè)量法，系統(tǒng)用不同頻率的雙路檢測(cè)光同時(shí)照射被測(cè)組織，利用頻分復(fù)用技術(shù)的思想和數(shù)字解調(diào)的方法將采樣的數(shù)字信號(hào)解調(diào)為雙路光信號(hào)。簡(jiǎn)化了復(fù)雜的雙光束分離的硬件電路，同時(shí)也提高了信噪比。 (3)采用數(shù)字解調(diào)的方法對(duì)采樣的數(shù)字信號(hào)解調(diào)為雙路光信號(hào)，并用軟件提取光電脈搏波。在動(dòng)態(tài)光譜理論的基礎(chǔ)上，對(duì)光電脈搏波信號(hào)進(jìn)行時(shí)域頻域轉(zhuǎn)換，所得到基波分量用于血氧飽和度計(jì)算，獲得了高精度的脈搏血氧飽和度測(cè)量值。 本系統(tǒng)在硬件方面設(shè)計(jì)了