本文關(guān)鍵詞：穿戴式抗運動干擾血氧飽和度監(jiān)測技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氧是維持人體正常生理活動的重要元素，空氣中的氧通過人體肺部交換后進入血液，結(jié)合在血紅蛋白上傳送至全身。以氧合血紅蛋白及還原血紅蛋白為基礎(chǔ)的血氧飽和度表征了人體氧循環(huán)的狀態(tài)，是判斷人體呼吸和循環(huán)系統(tǒng)的重要參數(shù)。無創(chuàng)血氧飽和度檢測因其不會對人體造成損傷而受到青睞。無創(chuàng)血氧飽和度檢測分為透射式和反射式兩種方法。其中，透射式獲取經(jīng)過人體組織的透射光，信號較強，目前在臨床上已獲得廣泛應(yīng)用；反射式獲取由人體組織反射的光強信號，因其探頭不受安放位置的限制，具有更廣闊的應(yīng)用前景，它已成為生物醫(yī)學工程領(lǐng)域近年來研究的熱點。 為實現(xiàn)動態(tài)環(huán)境下血氧飽和度的實時監(jiān)測，，本文研制了一種基于反射式檢測原理的可穿戴血氧飽和度監(jiān)測裝置。設(shè)計從抗干擾、低功耗以及小型化幾個方面入手，采用低功耗處理芯片MSP430F1611作為中央處理器，實現(xiàn)LED的發(fā)光、信號接收以及數(shù)據(jù)發(fā)送的控制。首先，血氧探頭采用了光頻轉(zhuǎn)換接收頭代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光電三極管作為光強信號的傳感元件，直接將光強信號轉(zhuǎn)換為頻率信號輸出，實現(xiàn)信號的數(shù)字化，避免了信號在傳輸過程中引入干擾。其次，在低功耗方面，利用了單片機中的定時計數(shù)完成精確的時序控制，大量縮短LED的發(fā)光時間，減少能耗。裝置的設(shè)計盡量使用集成化元器件，以簡化電路的復雜度，實現(xiàn)裝置的小型化。工作過程如下：單片機MSP430F1611的D/A模塊輸出控制電壓，控制恒流源驅(qū)動雙光源LED發(fā)光，經(jīng)組織反射的光通過光頻轉(zhuǎn)換接收頭轉(zhuǎn)換為頻率信號，直接送入處理器進行信號的采集，獲取的信號再通過藍牙模塊無線發(fā)送到終端設(shè)備。 動態(tài)環(huán)境下血氧飽和度的監(jiān)測會受到嚴重的運動干擾的影響。針對這一問題，本文以自適應(yīng)濾波為基礎(chǔ)，提出了一種新的抗運動干擾的自適應(yīng)對消算法。在對動態(tài)環(huán)境下光電容積脈搏波信號干擾分析的基礎(chǔ)上，本文利用了PPG信號的包絡(luò)線信息，從中提取出光電容積脈搏波信號的交流分量，并利用兩種色光之間的關(guān)系，構(gòu)建與干擾相關(guān)的信號作為參考信號進行自適應(yīng)濾波，抑制運動干擾。自適應(yīng)濾波的使用克服了傳統(tǒng)濾波器無法處理頻帶重疊干擾的問題，在構(gòu)建合適的參考信號的前提下，能有效的抑制運動干擾的影響。 為驗證抗干擾算法的效果，本文采用自制的血氧飽和度監(jiān)測裝置對運動中的人體進行血氧信息的測量，并通過本文提出的自適應(yīng)對消算法對采集的原始信息進行數(shù)字信號處理，分析計算結(jié)果；將其與DST信號萃取技術(shù)處理后的計算結(jié)果進行比較，驗證了該算法消除運動干擾的有效性，同時驗證了該算法在劇烈運動狀態(tài)下的抗干擾能力以及時間復雜度上較DST算法的優(yōu)越性。 實驗表明，本課題設(shè)計的反射式血氧監(jiān)測儀能有效的獲取人體PPG信號，具有體積小、易佩戴、功耗低、抗干擾等特點，同時本文提出的信號處理算法有效的抑制了動態(tài)環(huán)境下運動干擾對計算結(jié)果的影響，能準確的獲取人體血氧飽和度信息，實現(xiàn)日常動態(tài)環(huán)境下的實時監(jiān)測。
【關(guān)鍵詞】：血氧飽和度 運動干擾 反射式監(jiān)測 自適應(yīng)濾波
【學位授予單位】：第三軍醫(yī)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：R318.0
【目錄】：

• 英文摘要5-7
• 中文摘要7-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 背景及意義9-10
• 1.2 無創(chuàng)血氧飽和度檢測技術(shù)的發(fā)展10-12
• 1.3 無創(chuàng)血氧和飽和度檢測技術(shù)的未來發(fā)展趨勢12-13
• 1.4 課題來源及研究的主要內(nèi)容13-15
• 第二章 無創(chuàng)血氧飽和度檢測原理15-20
• 2.1 朗伯比爾定律15
• 2.2 透射式血氧飽和度檢測原理15-17
• 2.3 反射式血氧飽和度檢測原理17-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 第三章 新型穿戴式血氧飽和度監(jiān)測儀研究20-35
• 3.1 反射式血氧飽和度監(jiān)測裝置硬件設(shè)計20-28
• 3.2 反射式血氧飽和度監(jiān)測裝置軟件設(shè)計28-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第四章 抗運動干擾自適應(yīng)對消算法的研究35-49
• 4.1 PPG 信號分析35-36
• 4.2 運動干擾的引入36-37
• 4.3 LMS 自適應(yīng)濾波的原理37-38
• 4.4 信號預(yù)處理38-43
• 4.5 運動干擾自適應(yīng)對消算法43-45
• 4.6 步長因子的估計45-48
• 4.7 本章小結(jié)48-49
• 第五章 實驗及結(jié)果分析49-58
• 5.1 實驗步驟及實驗結(jié)果49-51
• 5.2 DST 算法與自適應(yīng)對消算法比較51-57
• 5.3 討論57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-61
• 6.1 論文工作總結(jié)58-59
• 6.2 展望59-61
• 致謝61-62
• 參考文獻62-66
• 文獻綜述 血氧飽和度監(jiān)測技術(shù)的研究進展66-72
• 參考文獻70-72
• 碩士期間發(fā)表的論文目錄72-73
• 附錄一73-79
• 附錄二79-81

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