赵莉[1]2003年在《反射式低血氧饱和度检测系统的研究》文中研究说明血氧饱和度是衡量人体血液携氧能力的重要参数，临床上许多场合都要对血氧饱和度进行检测，其中通过无创的方法对血氧饱和度进行检测能够为医生的临床行为提供快速、直接、有效的操作依据。目前透射式血氧仪已经成为较成熟的监护手段，但由于传感器使用范围的限制，在某些场合需要使用反射式血氧仪对血氧饱和度进行检测，如脑血氧、肌血氧和胎儿血氧监护等。本文首先对胎儿血氧监护的国内外现状进行了研究，鉴于其重要的临床意义，希望开发应用于产时胎儿监护的反射式低血氧饱和度检测系统。在深入了解透射式血氧饱和度检测原理及其方法后，利用扩散传输理论论证了反射式与透射式血氧检测原理之间的理论联系，并提出了应用于实际的血氧饱和度计算公式。在此理论的基础上，我们对系统以及相应的传感器进行了设计开发。在仪器开发过程中发现胎儿体表的胎脂可能会对标定好的仪器产生影响，因此在仪器开发的同时需要研究胎脂对仪器的影响程度。论文接下来的工作是在系统调试成功后对仪器进行定标实验。在定标实验中，标定了血氧在35%~100%范围内的血氧饱和度定标曲线；同时得到两种不同波长段（660－940nm与730－850nm）传感器的定标曲线，通过分析两种定标曲线选择其中适合的传感器进行胎脂实验，并且得到了胎脂影响的结果。考虑到刚出生新生儿的生理状态比较符合研究要求，本课题还对新生儿进行了临床测试，对实验结果进行校验，得出了胎脂影响的结论；并且对仪器所检测到的血氧饱和度进行了临床对比，相关性较好
吕春玲[2]2009年在《无创脉搏血氧饱和度监测仪的研究》文中研究表明血氧饱和度是临床诊断和家庭保健场合中常用的重要生理指标,采用无创法进行血氧饱和度值以及血液其他成分的检测已成为当前生物医学工程领域研究和探索的热点之一,具有广阔的发展前景。本文以修正的朗伯—比尔定律和动态光谱理论为基础,采用了ADuC841单片机为核心处理器,对透射式无创脉搏血氧饱和度检测系统进行了研究。论文在广泛查阅相关文献资料的基础上,对透射式无创脉搏血氧饱和度的测量原理和方法进行了分析与介绍;以ADuC841单片机为核心处理器对无创脉搏血氧饱和度监测系统的硬件和软件进行了设计与研究;对硬件电路提取的脉搏波信号进行了分析与处理,采用脉搏波信号的频域提取法提取脉搏波的特征参数,经试验证明系统具有较高的稳定性和灵敏性。无创脉搏血氧饱和度检测技术的研究与发展为进一步研究血液成分的检测奠定了良好的基础,伴随着医疗卫生事业的发展,为了进一步完善系统和提高性能,论文最后提出了后续设计和研究的一些建议。
刘永康[3]2014年在《基于近红外光谱技术的3D电视健康评估技术研究》文中进行了进一步梳理随着3D电影和3D电视逐渐进入人们的生活，部分人群在观看3D视频时出现头晕、目眩、呕吐等不良反应，观看效果表明3D视频会对人体健康产生一定的影响。论文利用近红外光谱技术提出并设计实现了一套能同时实时检测心率、动脉血氧饱和度和脑血氧饱和度的软硬件系统，并将此系统作为3D实验的数据采集仪器，通过分析观看3D电视者的心率、动脉血氧饱和度和脑血氧饱和度的变化规律，为今后建立3D电视在血氧方面的健康评估体系提供参考依据。论文的主要研究内容和创新点：(1)利用朗伯—比尔定理研究透射式动脉血氧饱和度和反射式脑血氧饱和度的检测原理，提出并设计实现了一套完整的基于近红外光谱的血氧和心率的综合采集系统。(2)设计综合采集系统的硬件和软件。硬件主要包括动脉血氧探头、脑血氧探头、信号处理电路、微处理器最小系统、电源电路、接口电路等。软件主要包括嵌入式软件和上位机软件。嵌入式软件用C语言编写，主要实现了对血氧和心率信号的采集和处理。上位机软件用LabVIEW实现，主要实现了血氧和心率在PC机上的实时动态显示，并对采集到的数据进行处理和存储。(3)对综合采集系统进行定标实验和误差分析实验。定标实验表明系统能准确测得血氧饱和度的变化，误差分析实验验证了系统的可靠性和准确性。(4)采用该系统初步研究了被试观看3D电视时血氧和心率的变化。将此检测系统作为实验的数据采集仪器，通过分析采集到的实验数据可知：动脉血氧饱和度和心率在观看前和观看过程中均没有发生明显的变化，脑血氧浓度在观看过程中较观看前发生了较大的波动。并且通过结合3D片源中的具体片段对脑血氧饱和度的影响进行分析，可知志愿者在观看激烈打斗场景时的脑血氧浓度比在观看柔和场景时的脑血氧浓度发生了较大的波动。
冯亚飞[4]2017年在《用于生物检测的720nm波段V型腔激光器以及钙钛矿激光器的设计制作》文中提出时代发展日新月异,人类对医疗健康发展的关注热情却从未冷却。随着科技水平的日益先进,人们的健康观念已开始逐渐由被动治疗转变为主动监测与预防,而智能可穿戴医疗技术的飞速发展,极大地迎合了人们的日常医疗健康检测需求,让生理体征检测变得更加方便快捷。在生物医疗传感领域,半导体激光器由于其性能优越、体积小、成本低以及易于集成等优点而扮演着至关重要的角色,但是针对可见光波段的可调谐半导体激光器在医疗传感领域的研究却不太多。基于此,本课题提出了利用单个720 nm波段可调谐激光器来同时实现人体血氧饱和度和血流速度检测的方案,并利用设计制作的GaAs/AlGaAs材料的V型腔激光器验证了方案的可行性。传统的能够同时实现血氧饱和度和血流速度测量的方案需要至少两个光源,并且常常具有体积笨重、结构复杂以及成本高昂等缺点,而本课题提出的测量方案仅需要单个光源,且V型腔激光器具有控制算法简单、体积小和成本低的特点,因此极具应用前景。另外,针对性能优越且成本低廉的新型半导体材料钙钛矿,本文还研究设计了以钙钛矿材料为增益介质的光泵浦分布反馈激光器,并对相应的制作工艺进行了研究和优化。论文首先通过朗伯-比尔定律和光子扩散方程,分别对透射式和反射式血氧饱和度检测原理进行了理论推导,获得了同样的血氧饱和度计算公式。而后提出了利用单个可调谐激光器实现血氧饱和度检测的方案,通过对方案进行理论分析、讨论和横向比较,得知若激光器的调谐范围为14nm,调谐起始波长位于700-720 nm之间时,方案具有可行性。另外以多普勒效应为基础介绍了血流速度检测原理,具有单色性特点的激光器还可以同时用来测量血流速度。接着为了实现激光器在720 nm波段的激射,设计了非应变AlGaAs/AlGaAs和张应变GaAsP/AlGaAs量子阱。通过理论计算,确定了符合条件的量子阱结构是阱宽为4 nm的Al0.18Ga0.82As/Al0.45Ga0.55As量子阱和阱宽为3 nm的GaAs0.86P0.14/Al0.45Ga0.55As。经过综合考虑,选择 Al0.18Ga0.82As/Al0.45Ga0.55As 量子阱,并详细设计了晶圆的层状结构,还对V型腔激光器进行了参数设计与优化,包括波导结构设计和半波耦合器参数确定。之后详细介绍了基于GaAs/AlGaAs材料的V型腔激光器的工艺制作流程。对光刻、刻蚀、平坦化、电极制作和晶片减薄抛光等工艺流程均作了详细分析和讨论。在对工艺制作流程进行优化并最终成功制作出Ⅴ型腔激光器之后,我们对激光器进行了一系列的性能测试。比如FP激光器的Ⅳ、IP特性测试,不同腔长差的V型腔激光器在不同调谐机理作用下的调谐性能。在热效应调谐情况下,我们制作的5%腔长差的激光器可调谐42个信道,调谐范围达到14.1 nm,相应的调谐波长从710.3 nm到724.4 nm,边模抑制比均高于29 dB,满足单光源检测方案对激光器性能的要求。然后搭建了血氧饱和度和血流速度检测系统,对系统的各个模块进行了详细介绍。利用小波变换原理对采集到的原始脉搏波信号进行了工频噪声和基频漂移去除处理。在血氧饱和度检测方面,对系统进行了血氧定标实验,确定系统的血氧饱和度经验公式,并通过“憋气实验”验证了系统对血氧饱和度检测的有效性。另外通过臂带加压的方法,利用系统光源在724.4 nm处的激射波长,实现了对人体指尖的血流速度检测,测量结果与商用激光多普勒血流仪完好符合,验证了系统对血流速度检测的有效性。在论文最后,针对具有良好光学增益特性和低成本特点的新型半导体材料钙钛矿,介绍了其在激光领域的研究现状,并设计了能实现边缘出射的光泵浦钙钛矿分布反馈激光器,之后又对相应的制作工艺流程进行了研究和优化。
于巍, 古庆恩, 姚翔, 梁妃学, 邓亲恺[5]2007年在《反射式血氧饱和度无创检测的实验研究》文中研究指明目的:探讨反射式血氧饱和度无创检测方法。方法:采用扩散传输理论来解释光在组织中的行为,并用此理论对反射式血氧饱和度检测原理进行推导,得出反射式脉搏血氧饱和度检测的计算公式;据此研制出了一种基于MSP430微处理器的反射式血氧饱和度的检测系统,并对该系统进行了全程定标。结果:实验得出了系统的定标结果及定标曲线,并对此进行了分析。结论:给出了利用反射式氧饱和度检测系统测量和计算血氧饱和度的经验公式。
李爱娟[6]2012年在《基于血管容积变化的血氧饱和度检测系统设计》文中指出随着人们生活水平的提高,饮食结构的改变及体育锻炼的相应减少,肺心病已成为严重威胁中老年人身体健康的一种常见老年病。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着下降,因此,在肺心病防止过程中进行血氧饱和度测量是十分重要的。本文是基于血管容积变化的血氧饱和度检测系统设计,整个系统由容积脉搏波信号采集电路和血氧饱和度检测软件两部分组成。信号采集部分主要由信号调理电路和A/D转换电路组成,采样后的信号由51单片机经串口传送到上位机进行处理。血氧饱和度检测部分由Lab VIEW软件实现,主要包括容积脉搏波信号采集、波形处理、特征提取和测试者数据库四个功能模块。容积脉搏波采集模块完成红光和红外光信号的存储、显示和测试者信息存储等功能；波形预处理模块基于离散小波变换对原始信号去噪：特征提取模块运用微分阈值法将容积脉搏波信号波形的每一个周期识别出来,然后提取每一个周期脉搏波信号的特征值计算血氧饱和度；测试者数据库模块将测试者的基本信息和测量的血氧饱和度值保存起来,并且可以通过查询功能查到测试者的历史数据。
戴仲岩[7]2012年在《反射式脉搏血氧动态监测系统的设计及关键技术研究》文中进行了进一步梳理我国每五年进行一次的国民体质监测结果表明,尽管我国国民体质总体水平不断提高,但却存在着成年人未老先衰、超重和肥胖率持续增长的现象,并建议人们合理地增加体育锻炼。同时,随着老龄化现象的日益严重,社会医疗体系逐渐在向以家庭为中心的“p-健康”(p-Health)模式过渡。可穿戴式脉搏血氧仪可以提供动脉血氧饱和度、心率等生理信号的实时监测,并且能够为疾病的早期诊断、慢性疾病病人的家庭监护提供帮助,从而在实现“全民健康的低成本"上发挥作用。本文提出了一种实时连续检测动脉血氧饱和度和心率的可穿戴反射式脉搏血氧动态监测系统,系统具有低功耗特点,由可穿戴光学反射式探头和脉搏血氧监测模块组成,采用低功耗单电源供电芯片,降低芯片数目。低负荷的双波长(630nm,940nm)反射式探头检测人体光电容积脉搏波(PPG)信号；脉搏血氧监测模块中低功耗的PPG模拟信号处理链在获取信号直流基线的同时,去除信号直流分量来放大交流分量,信号经过Sallen-Key低通滤波器后送入模数变换器。系统使用周期移动平均滤波器和差分算法提取血氧饱和度,使用综合了自适应窗函数和改进的微分阈值的实时心率测量算法计算心率。监测数据通过12864液晶显示,存储于大容量FLASH并可传输至基站。样机对5名测试者在两种状态(静息和移动)下的测试实验表明,反射式探头对PPG信号的检测具有鲁棒性,系统工作稳定,初步证明了可穿戴反射式脉搏血氧监测系统用于多种健康护理情况(如慢性肺病等疾病康复和其他通用的个人健康保健)中的可行性,今后可作为生理监测节点加入到人体传感器网络中。
于巍[8]2006年在《反射式血氧饱和度无创检测的实验研究》文中研究说明氧是维持人体生命活动的重要物质，血氧饱和度是衡量人体血液携氧能力的重要参数，通过无创的方法对血氧饱和度进行检测能够为医生的临床行为提供快速、直接、有效的生理参数。目前透射式血氧仪已经成为比较成熟的监护手段，但由于传感器使用范围的限制，在大多数体表部位(如前额、胸部等)需要使用反射式传感器进行血氧饱和度检测，而且国内在反射式血氧测量的研究水平上还处在探索的阶段，如何用无创、经济的方法获得准确、可靠的血氧饱和度值仍是生物医学工程领域不断探索的课题。 本文在深入了解透射式血氧饱和度检测原理及其方法的基础上，利用扩散传输理论推导出了应用反射式传感器对脉搏血氧饱和度检测的计算公式。在此理论的基础上，以MSP430为开发平台，在硬件电路设计上，采用光调制技术克服背景光和系统固有噪声的干扰；研制了自动增益控制电路，抑制基线漂移，使直流分量平稳；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；研制了可控截取放大电路，基本解决了信号幅度过大或过小的问题，保证采样到的信号不至于饱和或不足；在软件系统设计上，采用数字滤波和移动平均算法消除噪声，使信号更加平滑和稳定；采用微分阈值法提取光电容积脉搏波的特征点，并运用自适应AR模型，对微分阈值法进行了改进，使脉搏波的正确检出率大大提高；完成了单片机和计算机的串口通讯以及计算机部分的软件设计，可实时显示脉搏波信号，对血氧饱和度测量的进一步分析和处理提供了一个很好的平台。在此基础上，研制出了反射式血氧饱和度的检测系统，并对该系统进行了全程的定标，并对定标的结果进行了分析，确定了在实际检
姚红兵[9]2016年在《基于眼镜框架的生理信号检测技术的研究》文中进行了进一步梳理心血管疾病是全球头号死因,每年死于心血管疾病的人数多于任何其他死因。心血管疾病是一组心脏和血管疾患,一旦被确诊后,治愈率较低。如果提前诊断,提前治疗,将会提升治疗的成功率,常用的病前诊断指标有血压和脉搏波波形。因此有必要研究和设计一款便携式的生理信号检测设备,用于长期的生理信号监护,可以提前发现疾病症状,提前介入治疗。本文设计的生理信号检测系统根据光电容积脉搏波描记法的原理,通过对脉搏波信号的研究和分析得出检测者的心率、呼吸速率和血氧饱和度,可以用于综合评估被测者的健康状况。课题主要完成了两方面的工作：设计了一套穿戴式,低功耗的多生理信号检测系统。硬件单元模块包括光电传感器,集成模拟前端,微处理器和蓝牙传输模块。前端光电传感器固定于眼镜框架上,既能获得良好的光电容积脉搏波(PPG)信号,又不影响测量者的日常生活。集成模拟前端将PPG信号转换成数字信号。PPG信号和加速度信号通过蓝牙低功耗技术传输到手机客户端；在手机端上,PPG信号依次经过低通滤波和去直流处理,能够有效的去除大部分噪声。由于心率信号和呼吸信号的频段不同,使用低通滤波器可以把呼吸信号从PPG信号中提取出来。对PPG信号和呼吸信号使用本文设计的波峰波谷识别(VPD)算法,能够有效地识别真正的峰值点,心率和呼吸速率通过计算相邻峰值点的间隔计算得到。血氧饱和度的计算使用了红光和红外光PPG信号。运用加速度信号作为参考信号的自适应滤波算法,能够有效的滤除走路过程中的运动伪影,提高了PPG信号的信噪比。本课题集硬件电路设计和客户端软件设计于一体。通过对实际测量得到的PPG信号分析,得到了切实有效的一套处理和分析PPG信号的算法,提高了对于各项生理参数诊断的正确率。通过对8名志愿者的实验发现,静坐和慢走条件下测量的心率和呼吸速率准确率高,能够有效地用于监护。
王哲[10]2010年在《多波长反射式血氧饱和度测量仪的开发研究》文中提出氧是维持人体正常生命活动的必不可少的物质。人体能否吸入足够的氧气,是影响人体新陈代谢是否正常的重要条件。运用有效的检测技术实时监测人体的氧合状况,对人体生命活动的研究有重要意义。由于透射式传感器受到测量部位的局限,在肌血氧、脑血氧和胎儿血氧监测方面反射式血氧仪则有更好的应用前景。但目前关于反射式血氧仪的理论研究尚少,而且随着人体组织血氧饱和度的变化,血氧仪对低血氧的测量误差都较大。为了实现对低血氧饱和度的精确测量,本课题在修正的郎伯-比尔定律基础上,推导了反射式血氧饱和度测量公式,选取了735 nm,805 nm,890 nm叁种波长光源,制作了反射式血氧探头。脉搏血氧信号通过反射式血氧探头提取到系统中,经过前置级放大电路放大、信号分离、滤波、增益调节等电路,由A/D转换器转化为数字信号送入微处理器中。ARM微处理器由于其高运算能力、低功耗及低成本等优势,必将成为脉搏血氧饱和度测量仪采用的主要平台。本系统采用了32位高速ARM处理器,完成了对血氧信号的实时检测、存储和显示等功能。文章详细介绍了硬件电路的设计和软件部分开发平台及设计。由于采集得到的脉搏血氧信号干扰较大,对脉搏信号运用移动平均算法进行预处理,用基于小波变换的自适应对消原理有效地去除高频电刀和运动伪差等干扰。在完成了系统设计和调试之后,采用脉搏血氧仿真器进行仪器定标。文章最后分析了影响血氧饱和度精度的各种干扰因素及相关的预防措施。
参考文献：
[1]. 反射式低血氧饱和度检测系统的研究[D]. 赵莉. 北京工业大学. 2003
[2]. 无创脉搏血氧饱和度监测仪的研究[D]. 吕春玲. 辽宁工程技术大学. 2009
[3]. 基于近红外光谱技术的3D电视健康评估技术研究[D]. 刘永康. 南京航空航天大学. 2014
[4]. 用于生物检测的720nm波段V型腔激光器以及钙钛矿激光器的设计制作[D]. 冯亚飞. 浙江大学. 2017
[5]. 反射式血氧饱和度无创检测的实验研究[J]. 于巍, 古庆恩, 姚翔, 梁妃学, 邓亲恺. 医疗卫生装备. 2007
[6]. 基于血管容积变化的血氧饱和度检测系统设计[D]. 李爱娟. 内蒙古大学. 2012
[7]. 反射式脉搏血氧动态监测系统的设计及关键技术研究[D]. 戴仲岩. 中南大学. 2012
[8]. 反射式血氧饱和度无创检测的实验研究[D]. 于巍. 第一军医大学. 2006
[9]. 基于眼镜框架的生理信号检测技术的研究[D]. 姚红兵. 东南大学. 2016
[10]. 多波长反射式血氧饱和度测量仪的开发研究[D]. 王哲. 燕山大学. 2010