无创血氧饱和度监测系统及其关键技术研究

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1、第一军医大学硕士学位论文无创血氧饱和度监测系统及其关键技术研究姓名：张宁申请学位级别：硕士专业：生物医学工程指导教师：邓亲恺20040506摘要近年来，我国已进入老龄化社会，肺心病已成为目前医疗部门关注的焦点之一。肺心病可能导致肺缺氧从而引起呼吸窘迫，严重时会导致患者死亡。缺氧的重要临床表现为血氧饱和度显著下降，因此，在肺心病防治过程中进行动态连续血氧饱和度监测是十分重要的。本课题针对在社区条件下血氧饱和度连续动态监测过程中所遇到的各种问题，进行了大量实验研究工作：在硬件系统研究方面：1、采用光调制技术克服背景光和系统固有噪声的干扰；2、基于MSP430单片机硬件模块研制了自

2、动增益控制电路，抑制基线漂移，使直流分量平稳；3、研制了可调积分放大电路，使光电容积脉搏波信号得到了均衡放大；在软件系统研究方面：1、采用自学习方法对光电容积脉搏波的特征点进行判别；2、采用自学习阈值滤波的方法消除运动伪影；3、采用差分和小波变换的方法提取光电容积脉搏波的特征点，并根据MSP430单片机硬件乘法器和指令集将其移植到单片机中执行；最后研制了一种面向社区医疗的无创血氧饱和度监测实验样机，在对30例测试者进行样机与NONIN血氧仪的对比实验中，样机运行良好，基本达到设计要求。本课题的技术创新是：l、在硬件系统上结合MSP430单片机的外围模块，采用脉宽调制技术(PW

3、M)实现了对光电容积脉搏波信号的自动增益调节；2、在软件系统上将自学习方法应用到光电容积脉搏波特征点判别，有效地提高了样机的个体适应性；关键词：血氧饱和度自动增益调节可调积分放大自学习光电脉搏容积波AbstractTheseyears，Ourcountryhassteppedintothesenilesociety，thepulmonaryheartdiseasehasbecomeoneofthefocusofmedicaldepartments．Pulmonaryheartdiseaseoftencausethelungtobeoxygen—deficient，whichw

4、illinducerespiratorydistressandinworceinstancescausethepatienttobedead．Becausethesymptomofoxygen-deficientisdrasticfalloftheoxygensaturationofblood，Itisveryimportanttomonitortheoxygensaturationofbloodintheprocessofpreventionandcureofpulmonaryheartdisease．Inthissubject，wecarriedthroughalotof

5、experimentresearchesinordertofindasolutiontothecontinuousmonitoringofoxygensaturationofbloodincommunity．Ontheresearchofhardwaresystem：1．Inordertoeliminmebackgroundlightandtheinherentnoiseofsystem，WeAppliedthemodulatedlight；2．Inordertomakethebaselineofsignaltobesteady，Wedevelopedtheauto—base

6、lineregulationcircuitonthebasisofMSP430MCU；3．Weappliedtheadjustableintegratingamplifiertomakethephoto‘electricplethysmographysignaltobeamplifieduniformly；Ontheresearchofsoftwaresystem：1．Weappliedself-studymethodindifferentiationofthecharacteristicpointsofphotoelectricplethysmographysignal；2

7、．Weappliedtheself-studythresholdfilteringtoeliminatethemotionaaithct；3．WeapplieddifferenceandwavelettransformindetectionofthecharacteristicpointsofphotoelectricplethysmographysignalandtransplantingthearithmetictoMSP430MCUonthebasisofinstructionsetandhard