基于PPG的脈搏波信號（即光電容積描記的脈搏波信號）包含了豐富的人體生理信息,是研究身體健康狀況的重要信息來源。該信號可實(shí)時反映人體的血壓、血氧、腦氧、肌氧、血糖、脈率和呼吸率等和人體健康息息相關(guān)的重要生理信息。所以它在生理信息的無創(chuàng)檢測領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。本文針對基于PPG的脈搏波信號非常微弱且噪聲大的特點(diǎn),對其進(jìn)行信號調(diào)理技術(shù)的研究并研發(fā)出了基于PPG的便攜式脈搏波信號檢測系統(tǒng)。本文首先通過閱讀大量文獻(xiàn)學(xué)習(xí)了基于PPG的脈搏波信號提取和調(diào)理電路的理論基礎(chǔ)知識。在研究中發(fā)現(xiàn)相比于反射式傳感器,透射式傳感器在脈搏波信號采集時更加穩(wěn)定且信號質(zhì)量更好,提出了使用透射式傳感器的脈搏信號檢測系統(tǒng)的方案。由于從指尖提取的脈搏波原始信號非常微弱而且噪聲很大,所以要對其使用放大和濾波等信號調(diào)理電路來處理。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)確定了理想的脈搏波信號檢測和調(diào)理電路的具體方案并設(shè)計(jì)加工出相應(yīng)的PCB電路板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。然后在以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行便攜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā),選用超低功耗的MCU作為控制器處理單元,完成了系統(tǒng)傳感器電路、MCU外圍電路、電源電路、藍(lán)牙芯片外圍電路等系統(tǒng)電路模塊的研究與設(shè)計(jì)。在不斷的嘗試... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

PPG入射光和出射光對比示意圖

就需要及時的采取措施補(bǔ)救，如吸氧或立刻轉(zhuǎn)移到氧氣含量豐富的地方。下面將介紹如何利用基于 PPG 的脈搏波來測量人體血氧飽和度的大小。圖2.6 透射式血氧飽和度測量方式示意圖如圖 2.6 所示為目前常用的一種透射式的血氧飽和度測量方法。這種測量方式一般會選擇人體手指指尖、耳垂或腳趾這些方便測量且容易使得光透過的部位來測量。測量時上面為發(fā)光二極管，有紅光和紅外光交替發(fā)光，而在下面則是光敏二極管用來接收透過測量部位的光的。當(dāng)光源發(fā)出的特定波長的光透過被測量部位時，就會在下面的光敏二極管中產(chǎn)生微弱的電流信號，而這些電流信號中就包含了人體脈搏波的波形信息。然后將這些微弱且充滿噪聲的電流信號通過采用電阻后轉(zhuǎn)變成電壓信號再進(jìn)行放大和濾波等調(diào)理電路的處理，最后輸出清晰且輻射合適的模擬脈搏波信號。這些模擬脈搏波信號再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后成為數(shù)字信號，處理器在接收到這些數(shù)字信號后將結(jié)合一定的算法來計(jì)算出人體血氧飽和度的值，最終將計(jì)算的結(jié)果顯示在終端屏幕上。這就是血氧飽和度檢測的一個大致過程，目前這方面的應(yīng)用主要是在醫(yī)院的生命體征監(jiān)護(hù)儀上

143.1.1 入射光波長選擇如圖3.2所示從曲線可以看出兩種血紅蛋白對不同的光譜的吸收有著明顯不同的趨勢。可選在 650nm 附近為 S1 點(diǎn)，因?yàn)樵?S1 點(diǎn)附近的光對 HbO2和 Hb 吸收系數(shù)相差是最大的。因此血液對該波長 S1 點(diǎn)光吸收量的變化將非常敏感。由于在原理公式中要求其中一波長對兩種血紅蛋白的吸光系數(shù)相等[26]。所以從圖 3.2 可知應(yīng)選在810nm 波長附近。但是在重合點(diǎn)的附近兩曲線的斜率較大，即量曲線在這里變化較快，如果將波長選擇在這里將很容易引起測量結(jié)果的變化，導(dǎo)致測量結(jié)果的不穩(wěn)定。而在940nm 波長 S2 點(diǎn)附近，兩曲線變化較緩而且近似重合。因此交點(diǎn)一般選在該波長段比較適合。圖3.2 氧和血紅蛋白和還原血紅蛋白的吸收光譜曲線因此在透射型的血氧傳感器中，光源一般選擇 S1、S2 點(diǎn)的波長的光源。因?yàn)檫x擇 S1 點(diǎn)的光源可使得公式中的常數(shù)項(xiàng)盡可能小，以便提高檢測結(jié)果的靈敏度。同時另一點(diǎn) S2 點(diǎn)的光源雖然偏離了等吸收點(diǎn) 810nm 處，但是兩物質(zhì)在這一范圍內(nèi)的吸光系數(shù)變化接近

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3348383