本文關(guān)鍵詞：穿戴式抗運(yùn)動(dòng)干擾血氧飽和度監(jiān)測(cè)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(dòng)的重要元素，空氣中的氧通過(guò)人體肺部交換后進(jìn)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(wú)創(chuàng)血氧飽和度檢測(cè)因其不會(huì)對(duì)人體造成損傷而受到青睞。無(wú)創(chuàng)血氧飽和度檢測(cè)分為透射式和反射式兩種方法。其中，透射式獲取經(jīng)過(guò)人體組織的透射光，信號(hào)較強(qiáng)，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(qiáng)信號(hào)，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(xué)工程領(lǐng)域近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。 為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)環(huán)境下血氧飽和度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，，本文研制了一種基于反射式檢測(cè)原理的可穿戴血氧飽和度監(jiān)測(cè)裝置。設(shè)計(jì)從抗干擾、低功耗以及小型化幾個(gè)方面入手，采用低功耗處理芯片MSP430F1611作為中央處理器，實(shí)現(xiàn)LED的發(fā)光、信號(hào)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(qiáng)信號(hào)的傳感元件，直接將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的數(shù)字化，避免了信號(hào)在傳輸過(guò)程中引入干擾。其次，在低功耗方面，利用了單片機(jī)中的定時(shí)計(jì)數(shù)完成精確的時(shí)序控制，大量縮短LED的發(fā)光時(shí)間，減少能耗。裝置的設(shè)計(jì)盡量使用集成化元器件，以簡(jiǎn)化電路的復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。工作過(guò)程如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)MSP430F1611的D/A模塊輸出控制電壓，控制恒流源驅(qū)動(dòng)雙光源LED發(fā)光，經(jīng)組織反射的光通過(guò)光頻轉(zhuǎn)換接收頭轉(zhuǎn)換為頻率信號(hào)，直接送入處理器進(jìn)行信號(hào)的采集，獲取的信號(hào)再通過(guò)藍(lán)牙模塊無(wú)線發(fā)送到終端設(shè)備。 動(dòng)態(tài)環(huán)境下血氧飽和度的監(jiān)測(cè)會(huì)受到嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)干擾的影響。針對(duì)這一問(wèn)題，本文以自適應(yīng)濾波為基礎(chǔ)，提出了一種新的抗運(yùn)動(dòng)干擾的自適應(yīng)對(duì)消算法。在對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境下光電容積脈搏波信號(hào)干擾分析的基礎(chǔ)上，本文利用了PPG信號(hào)的包絡(luò)線信息，從中提取出光電容積脈搏波信號(hào)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(hào)作為參考信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波，抑制運(yùn)動(dòng)干擾。自適應(yīng)濾波的使用克服了傳統(tǒng)濾波器無(wú)法處理頻帶重疊干擾的問(wèn)題，在構(gòu)建合適的參考信號(hào)的前提下，能有效的抑制運(yùn)動(dòng)干擾的影響。 為驗(yàn)證抗干擾算法的效果，本文采用自制的血氧飽和度監(jiān)測(cè)裝置對(duì)運(yùn)動(dòng)中的人體進(jìn)行血氧信息的測(cè)量，并通過(guò)本文提出的自適應(yīng)對(duì)消算法對(duì)采集的原始信息進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，分析計(jì)算結(jié)果；將其與DST信號(hào)萃取技術(shù)處理后的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了該算法消除運(yùn)動(dòng)干擾的有效性，同時(shí)驗(yàn)證了該算法在劇烈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的抗干擾能力以及時(shí)間復(fù)雜度上較DST算法的優(yōu)越性。 實(shí)驗(yàn)表明，本課題設(shè)計(jì)的反射式血氧監(jiān)測(cè)儀能有效的獲取人體PPG信號(hào)，具有體積小、易佩戴、功耗低、抗干擾等特點(diǎn)，同時(shí)本文提出的信號(hào)處理算法有效的抑制了動(dòng)態(tài)環(huán)境下運(yùn)動(dòng)干擾對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，能準(zhǔn)確的獲取人體血氧飽和度信息，實(shí)現(xiàn)日常動(dòng)態(tài)環(huán)境下的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
【關(guān)鍵詞】：血氧飽和度 運(yùn)動(dòng)干擾 反射式監(jiān)測(cè) 自適應(yīng)濾波
【學(xué)位授予單位】：第三軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：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(wú)創(chuàng)血氧飽和度檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展10-12
• 1.3 無(wú)創(chuàng)血氧和飽和度檢測(cè)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)12-13
• 1.4 課題來(lái)源及研究的主要內(nèi)容13-15
• 第二章 無(wú)創(chuàng)血氧飽和度檢測(cè)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(cè)原理15-17
• 2.3 反射式血氧飽和度檢測(cè)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(cè)儀研究20-35
• 3.1 反射式血氧飽和度監(jiān)測(cè)裝置硬件設(shè)計(jì)20-28
• 3.2 反射式血氧飽和度監(jiān)測(cè)裝置軟件設(shè)計(jì)28-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第四章 抗運(yùn)動(dòng)干擾自適應(yīng)對(duì)消算法的研究35-49
• 4.1 PPG 信號(hào)分析35-36
• 4.2 運(yùn)動(dòng)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(hào)預(yù)處理38-43
• 4.5 運(yùn)動(dòng)干擾自適應(yīng)對(duì)消算法43-45
• 4.6 步長(zhǎng)因子的估計(jì)45-48
• 4.7 本章小結(jié)48-49
• 第五章 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析49-58
• 5.1 實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果49-51
• 5.2 DST 算法與自適應(yīng)對(duì)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(xiàn)62-66
• 文獻(xiàn)綜述 血氧飽和度監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究進(jìn)展66-72
• 參考文獻(xiàn)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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6 胡化冰;心臟穿透?jìng)木茸o(hù)[N];大眾衛(wèi)生報(bào);2000年

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