穿戴式脉搏血氧饱和度监测技术的研究

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脉搏和血氧是人体生理的重要参数,它们蕴含了丰富的生理或病理信息,所以对脉搏和血氧的无创、实时、持续监测具有重要意义。脉搏血氧仪是检测脉搏血氧饱和度的设备,它根据朗伯比尔定律,对光电容积脉搏波进行处理,从而实现对人体脉搏和血氧饱和度参数的检测。传统的脉搏血氧仪大都是单独的医疗仪器,这种仪器只能在医院使用并且操作复杂,无法在日常生活中实时连续监测人体的脉搏和血氧,更加无法满足人们以预防为主的家庭医疗的新需求。随着近几年移动互联网的高速发展,科学技术的不断提高,研究人员把将非介入式生理信号检测技术融入到日常穿戴衣物、器件当中,并且和无线传输技术、移动互联网结合起来,涌现了一种新兴医疗模式——移动医疗。这种设备可以让使用者在不影响日常工作和生活的情况下实时连续检测人体生理参数,对疾病防治的早发现、早诊断、早治疗起到了重要作用。为实现在日常生活中无创实时持续检测脉搏血氧参数,本文研制了穿戴式脉搏血氧监测手表。在硬件方面,本设计为了满足穿戴式医疗仪器的小型化、低功耗和无线传输三大要求,尽量使用集成化器件,以简化电路的复杂度,实现设备的小型化,采用集成了蓝牙的低功耗处理芯片QN9020作为MCU,选用SFH7050血氧传感器,这是集合了发光LED和光敏接收管的传感器。并且本文设计了前置滤波放大电路,对SFH7050采集的信号进行了处理,提高了算法识别的处理效率和准确率。在软件方面,为满足同一时刻采集双波长的信息,设计了精准的时序控制,使红光和红外光在很短的间隔交替发光。专门设计了抗运动干扰自适应对消算法,利用算法消除运动干扰的影响,提高了计算结果的准确度与精确性。经过测试表明,本文研发的穿戴式血氧脉搏监测手表能准确的获取人体的脉搏和血氧饱和度值,并且具有无线通信、体积小、功耗低、抗运动干扰等优点。本文设计的自适应对消算法能有效的消除人体运动对计算结果的影响,使设备能精确的检测脉搏血氧饱和度参数,实现在日常生活和工作中连续的检测。
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