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

1、脈搏血氧儀是一種可連續(xù)、無創(chuàng)、方便地檢測動脈血氧飽和度的儀器。由于其在系統(tǒng)設(shè)計和信號處理方法上存在的缺陷，使它在測量的精度、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態(tài)光譜的脈搏血氧測量原理，并且在該原理的指導(dǎo)下，設(shè)計了一套數(shù)字化脈搏血氧檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)采用頻分測量法和過采樣技術(shù)，簡化模擬電路部分的設(shè)計，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。并在動態(tài)光譜原理基礎(chǔ)上，對

2、光電脈搏波信號進行時域頻域轉(zhuǎn)換，所得到基波分量用于血氧飽和度計算，獲得了高精度的脈搏血氧飽和度測量值。 本課題的創(chuàng)新與主要工作體現(xiàn)在以下方面： (1)通過分析傳統(tǒng)脈搏血氧測量原理引起的測量誤差，首先在理論上推導(dǎo)出實現(xiàn)高精度脈搏血氧測量的方法——基于動態(tài)光譜方法的脈搏血氧測定法，這種方法在原理上可以消除由于測量條件及個體差異等多方面因素對測量精度的影響。 (2)針對傳統(tǒng)的脈搏血氧飽和度檢測系統(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)性差的問題，本文提出了數(shù)字化的設(shè)計思想，根據(jù)動態(tài)光譜測量原理采用現(xiàn)代微處理器、集成電路技術(shù)，研制了脈搏波信號的檢測與采集系統(tǒng)，簡化了硬件電路中的光源驅(qū)動電路和交直流分離電路。并利用過采樣技術(shù)，使A/D采樣分辨率得到提高，利用數(shù)字濾波來代替模擬濾波電路，從而簡化了模擬電路部分中對信號放大濾波環(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)測量誤差。在進行光電脈搏波的檢測時采用了區(qū)別于分時照射被測

4、組織的傳統(tǒng)測量法，系統(tǒng)用不同頻率的雙路檢測光同時照射被測組織，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)字信號解調(diào)為雙路光信號。簡化了復(fù)雜的雙光束分離的硬件電路，同時也提高了信噪比。 (3)采用數(shù)字解調(diào)的方法對采樣的數(shù)字信號解調(diào)為雙路光信號，并用軟件提取光電脈搏波。在動態(tài)光譜理論的基礎(chǔ)上，對光電脈搏波信號進行時域頻域轉(zhuǎn)換，所得到基波分量用于血氧飽和度計算，獲得了高精度的脈搏血氧飽和度測量值。 本系統(tǒng)在硬件方面設(shè)計了