大范围血氧饱和度无创检测的方法研究与仪器设计new

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1、万方数据●文章编号：167I-7104(2008)0I-0023．03UUO平o‘奄弗l删大范围血氧饱和度无创检测的方法研究与仪器设计【作者】周峰’．李顶立。．李艳2，邢雷2．叶树明。，陈杭’1浙江大学生物医学工程和仪器科学学院(浙江．杭州．310027)2航天医学工程研究所(北京，100094)【摘要】在血氧吸光模型的基础上提出了一种大范围血氧饱和度(SpO，)检测的非线性数据标定方法，解决了大范围血氧饱和度检测中的非线性问题．提高了血氧饱和度检测仪的适用范围和检测精度。利用CAN总线通讯和DSP高速数字信号处理等技术设计了无创脉搏式大范围血氧饱和度

2、检测仪，在血氧饱和度范围为35％1100％范围内检测仪的测量误差小于±3％．适用于临床、航天员生理信号检测等应用。文中详细介绍了检测仪电路组成及功能。【关键词】血氧饱和度．脉搏式．非线性：大范围【中图分类号】R318．6【文献标识码】AStudyonaNon·InvasiveWide·RangeBloodOxygenSaturationDetectingMethodandItsInstrumentDesign【Writers1ZHOUFen91，LIDing～li，LIYan2，XINGLei2，YEShu．min91，CHENHan911Colleg

3、eofBiomedicalEngineeringandInstrumentScience，ZhejiangUniversity，Hangzhou，3100272ChinaAstronautResearchandTrainingCenter,Beijing，100094【Abstract】[Keywords]Thispaperproposesanonlinearmethodofdetectingthebloodoxygensaturation(SpO，)inawiderangeonthebasisofspectrophotometry,solvesthe

4、nonlinearproblemindetectingSp02inawiderange，andimprovestheapplicablerangeanddetectionprecision．CANbuscommunicationandDSPfastdigitalsignalprocessingareutilizedinthedesignofanon—invasivepulsebloodoxygensaturation(SpO，)monitorinawiderange，whichhasameasureerrorbelow3％withinarangeof3

5、5％一100％．andisapplicableforclinicalmonitoringanddetectionofcosmonauts‘physiologicalsignals．Thisoximeter‘scomponentsandtheirfunctionsarealsointroducedindetailinthepaper．bloodoxygensaturation，pulse,non—linear,wide-range血氧饱和度是重要的生理参数之一，相关的测量方法和测量设备在临床中已得到广泛应用。血氧饱和度测量有有创和无创两种方式。由于血氧饱

6、和度的有创检测方法不仅费时，易对患者造成痛苦甚至感染，而且不能提供连续、实时的数据，在病人处于危险状况下，不易及时地抢救病人。因此，采用无创的快速准确的检测方法来监测血氧饱和度，便具有广泛而实际的意义u1。比较常用的无创脉搏式血氧饱和度监测仪口≯o主要用在手术室、ICU病房等，用于危重病人的生命体征监护。虽然血氧饱和度和心率等指标在体育科研、非卧床病人的监护及特殊场合(如军事领域)也有重要意义，但由于目前该类设备皆为集中式控制，设备体积较大，使用不方便，价格昂贵和可管理性差，限制了相关应用H3。本文介绍一种无创脉搏式血氧饱和度检测方法，利用该方法设计的

7、大范围内对血氧饱和度进行准确、实时测量的仪器，适用于临床及航天员生收稿日期：2007-06-15理信号检测等领域。豳大范围血氧饱和度测量方法血氧饱和度定义为在全部血容量中能被结合的氧容量占全部可结合氧容量的百分比，可以用血液中结合氧的血红蛋白浓度与所有血红蛋白浓度的比值表示。实际应用中，常用动脉血氧饱和度(SpO：)来代替血氧饱和度(so：)。考虑到动脉血中的血红蛋白有两种可变物：还原血红蛋白(Hb)和氧合血红蛋白(HbO：)，血氧饱和度可表示如下：SpO，：』!旦!．x100％(1)，=————L％(1)1‘HbO，+Hb一人体动脉的搏动能够造成测试

8、部位血液容量的波动，从而引起光吸收量的变化。当透光区域动脉血管搏动时，动脉血液对光的吸收量将随