动物用脉冲式血氧饱和度测量组件的研制

论文摘要

血氧饱和度（SpO2）是动物和人体的重要生理指标,它是呼吸系统、血管运输氧的能力、新陈代谢等的重要参数。许多疾病或者临床的诊断都会造成氧的供应不足,这样会直接影响细胞的新陈代谢,严重的甚至还会威胁到生命,所以动脉血氧饱和度的实时监测在临床救护中有着非常重要的作用。传统的血氧饱和度测量方法是先进行人体或者动物体采血,再利用血气分析仪进行电化学分析,进而测出血氧饱和度。这种方法比较麻烦,且不能进行连续的监测。本文所设计是利用透射式血氧饱和度测定原理：郎伯-比尔定律——组织中各成分对应不同波长光的吸收系数差异,然后借鉴国内外研究人员关于理想波长的选择成果,即当由于血液组织的扰动引起两种波长的光子路径长度变化相等和两种波长的光子平均穿透深度匹配良好时,可以减少组织中异种成分影响,从而测量精度较高而且稳定。故本文把动物的末端组织如耳朵或者尾巴作为测量部位,采用波长660nm的红光和940nm的红外光作为射入光源,接收管接收通过组织床的光信号,然后系统对接收到的信号进行放大、滤波处理,最后送给处理器MSP430进行进一步的数据处理和运算,最后把数据送给BL420多路数据采集系统。论文工作主要包括双波长血氧仪的测量原理、硬件和软件的设计及实现。在论文的最后分析了影响测量精度的各种因素,提出了消除各种干扰信号的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究的意义及背景
• 1.2 血氧饱和度测量仪的发展史
• 第二章 血氧饱和度测量的理论基础
• 2.1 基本概念介绍
• 2.1.1 透射率
• 2.1.2 吸收度
• 2.1.3 摩尔吸光系数
• 2.2 Lambert-Beer定律及其局限性
• 2.2.1 Lambert-Beer定律
• 2.2.1.1 Lambert-Beer定律的前提条件
• 2.2.1.2 Lambert定律
• 2.2.1.3 Beer定律
• 2.2.1.4 Lambert-Beer定律
• 2.2.2 Lambert-Beer定律应用的局限性
• 2.3 生物组织中光学模型的确定
• 2.3.1 光在生物组织中传播的分析
• 2.3.2 连续波光谱测量技术
• 2.3.3 双波长光电测量法
• 2.3.3.1 原理及公式推导
• 2.3.3.2 测量波长的选择
• 2.3.3.3 测量部位的选择和传感器结构
• 第三章 硬件系统设计
• 3.1 硬件系统概述
• 3.2 硬件系统单元设计
• 3.2.1 探头模块以及驱动电路
• 3.2.2 MCU的选择及分析
• 3.2.3 信号接收处理单元
• 3.2.4 通信接口单元
• 3.2.5 电源部分及其他接口
• 3.2.6 电路板的电磁兼容性设计（EMC）
• 第四章 软件系统设计
• 4.1 软件设计系统概述
• 4.2 软件设计的系统结构
• 4.2.1 程序设计流程图
• 4.2.1.1 主程序流程图
• A0中断服务流程图'>4.2.1.2 Timer_A0中断服务流程图
• 4.3 软件系统单元设计
• 4.3.1 时钟脉冲单元
• 4.3.2 时序控制单元
• 4.3.3 USART异步串口单元
• 4.3.4 模数转换ADC12单元
• 4.3.5 数模转换DAC12单元
• 4.3.6 IIR数字滤波器单元
• 4.3.7 信号处理与算法设计
• 4.3.7.1 光电容积脉搏波描记法（PPG）
• 4.3.7.2 移动平均算法
• 4.3.8 影响测量精度的原因及措施
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文的主要内容
• 5.2 测量数据分析
• 5.3 前景展望
• 致谢
• 参考文献