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随着社会进步和人民生活水平的不断提高,人们已经不再满足有病才看医生的被动模式,他们更希望能在疾病爆发之前就得到预警。因此应用简单的家庭监护仪监测更多的人体生理参数信息成为人们关注的课题。 光电容积脉搏波PPG信号监测方法简单、方便,且监测技术比较成熟,应用家庭便携式血氧仪很容易得到比较精确的PPG信号。本文旨在从脉搏波PPG信号中准确提取人体的各项生理参数,实现家庭自身健康状况监测。 本文主要介绍了心搏出量、心输出量、心率和呼吸率四个参数的提取方法。根据压力脉搏波与容积脉搏波之间的关系,对容积脉搏波进行标定。利用容积脉搏波和收缩压、舒张压计算心搏出量和心输出量。根据心率和呼吸率与容积脉搏PPG信号频谱之间的关系,利用频谱法提取心率和呼吸率,PPG频谱一次谐波对应的频率值就是心率,0.1-0.5Hz之间的峰值点对应的频率就是呼吸率。 为验证提取呼吸率的准确性,本文对15组样本进行分析,用CO2法测量得到的呼吸信号作为参考,与PPG频谱法提取呼吸率进行比较,发现PPG频谱法提取呼吸率的样本无误差比例为52.38%,最大误差率为30%,误差相对比较大。因此对呼吸率提取方法进行改进,应用PPG时域法提取呼吸信号。首先寻找PPG信号的各个极大值点,然后应用三次样条插值算法对各个极大值点进行插值,所得曲线即为呼吸信号,最后对该曲线进行频谱分析估计呼吸率的值。研究发现PPG时域法提取呼吸率的样本无误差比例达到77.27%,最大误差率为14.29%,与PPG频谱法比较,提取呼吸率的准确性得到改善。 本文的研究实现了从PPG信号中提取四项人体生理参数,为家庭便携式监护仪的研究提供了理论支持。