基于MSP430超低功耗处理器的监护仪脉搏血氧模块

摘要

血氧饱和度定义为人体动脉血管中氧合血红蛋白（HbO2）占全体血红蛋白总量的比例。通过血液循环系统回流的静脉血经心脏的搏动泵血，流至肺部丰富的毛细血管床，在此通过末端支气管，与吸入的空气进行气体交换，静脉血中的还原血红蛋白经释放二氧化碳和其他代谢产物，同时与吸入的氧结合，成为氧合血红蛋白，再回到心脏经搏动输至全身各器官。血氧饱和度是反映人体呼吸系统，血管运输氧能力，及新陈代谢重要的参数。因此为病人，特别是危重病人提供连续可靠的检测有重要的意义。
　　在现代生理多参数监护仪中，都包含血氧饱和度监测这一模块。电路结构简单，可靠性好，抗干扰能力强，模块化，小型和低功耗化，是优质的监护仪血氧模块所应具有的品质。
　　为此，本文详细分析了光电无创双光束法测定脉搏血氧饱和度的基本原理，在结构简单，功耗小的原则下，选用合适发光波长的探头和信号处理器，设计出光强稳定的发光电路，低噪声前级，以及本底干扰对消电路，通过两级低通直接送至TI公司的超低功耗混合信号处理器MSP430进行A/D变换得到原始的数字信号。这样可以避免交直流分离所造成的相位差对计算带来的影响。
　　高频电刀的干扰，和运动伪差，是造成测量误差和误报警的重要原因。脉搏血氧信号具有很强的周期性，在一段时间内可看成是平稳过程，时间上先后相关。运动伪差，一般都是由被测对象不自觉地或不受控地抖动引起，因而只要时间足够长，运动伪差信号在时间上相关性极弱或先后不相关；同样，其他的高低频干扰如高频电刀的干扰亦是如此。这样，就可以在周期性和相关性上，区分这两类信号，并消除干扰。在此基础上，在数字信号处理方面，本文提出了三种算法用于抑制上述干扰。分别为快速傅立叶变换频域滤波法，移动自相关法，和LMS自适应滤波法。仿真表明了三种方法的有效性。
　　最后，对量测结果进行定标。这些工作为以后进一步的研究与发展奠定良好基础。

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第一章 引言

1.1 双波长光电法测量血氧饱和度概述

1.2 波长选择

1.3 抑制干扰算法现状

第二章 血氧饱和度测量的基本原理

2.1 概述

2.2 血氧饱和度测量方法

2.3 光波长的选取及探头接收特性

第三章 系统硬件设计

3.1脉搏血氧饱和度模块的总体结构

3．2 各控制时序

3.3 前端电路

3.4 低通滤波电路

3.5 自动增益控制电路

3.6 电源电路

3.7 单片机及外围电路

第四章 血氧模块软件设计

4.1 MSP430处理器的设置

4.2 数字信号处理

4．3 信号的分析方法

4.4 参数的定标

第五章 脉搏血氧信号处理的进一步研究

5.1 ＦＦＴ频域滤波法

5．2 延时自相关法

5.3 最小均方误差延时预测滤波法

第六章 结论

致谢

参考文献

读硕期间发表的论文