血氧饱和度检测技术研究——无创脉博血氧饱和度检测仪的设计

摘要

本文旨在研究人体血氧饱和度的无创检测技术，研制无创脉搏血氧饱和度检测仪。介绍了盘氧饱和度检测的相关理论，推导了血氧饱和度的计算公式，讨论了光源波长的选择，计算了系统标定的理论系数。
　　 论文设计了光源驱动及控制电路、跨阻抗徽电流放大电路、低通滤波电路和徽处理器系统电路，实现了光强的自适应调节，提高了前置电路对不同受检个体差异的适应性，成功地将人体动脉血液中的脉动成分对光的吸收变化转换为可用的脉搏波电压信号。
　　 在信号检测的基础上，论文通过设计数字直流跟随滤波器、小波变换滤波器，实现了脉搏波信号中的直流分量、基线漂移和工频干扰的有效滤波。在此基础上，基于脉率计算算法和R值计算算法，使用标定数据拟合得出了血氧值的计算公式，确定了血氧值测量的依据，实现了血氧饱和度的无创检测。
　　 最后论文设计了图形化人机交互软件，实现了双路脉搏波的实时显示、参数测量、波形数据存储。采用所设计的脉搏血氧饱和度检测仪对6名受试者进行了血氧饱和度检测试验，结果表明所研制的脉搏血氧仪基本达到设计要求。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外发展历史及研究现状

1．3 本论文研究内容与章节概述

2 血氧检测相关理论

2．1 朗伯比尔定律

2．2 脉搏血氧仪理论模型

2．3 血红蛋白的消光系数

2．4 血氧计算公式的标定

2．5 本章小结

3 脉搏血氧仪设计方案

3．1 脉搏血氧仪总体设计方案

3．2 各模块设计方案

3．2．1 传感器选型

3．2．2 模拟电路设计方案

3．3．3 微处理器系统设计方案

3．3．4 上位概系统设计方案

3．3 本章小结

4 硬件电路设计

4．1 光源驱动和控制电路

4．2 信号调理电路

4．2．1 跨阻抗放大电路

4．2．2 低通滤波电路

4．2．3 二级放大电路

4．3 AD和DA转换电路

4．4 本章小结

5 微处理器系统软件设计

5．1 系统软件流程

5．1．1 微处理器系统主程序

5．1．2 血氧测量程序

5．1．3 DA自动调节控制程序

5．1．4 串口响应程序

5．2 脉搏波信号处理

5．2．1 直流跟随滤波

5．2．2 工频与基线漂移滤波

5．3 脉率和血氧值计算

5．3．1 脉率计算

5．3．2 血氧饱和度计算

5．4 本章小结

6 上位机系统设计

6．1 串口通讯设计

6．2 图形化界面设计

6．3 数据存储设计

6．4 本章小结

7 实验结果和讨论

8 结论和展望

8．1 结论

8．2 展望

致谢

参考文献

附录