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1、基于 DSP 的脉搏血氧饱和度测量仪的设计【摘要】 新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称。 它包括物 质代谢和能量代谢两个方面。 能量代谢是指生物体与外界环境之间 能量的交换。 人体的能量代谢分为有氧代谢和无氧代谢， 其中有氧 代谢是主体。 血氧饱和度是指动脉血中与氧结合的氧合血红蛋白的 容量占全部可结合的血红蛋白容量的百分比 . 传统的血氧饱和度 测量方法是对人体采血 ,再利用血气分析仪进展电化学分析 ,测出 氧分压,计算血氧饱和度. 这种方法虽然准确,但操作繁琐,且不能 进展连续的监测 .衡量氧气在血液中浓度的指标是动脉血氧饱和 度。脉搏血氧测量仪是目前测量动脉血氧饱和度最有效的设备之
2、 一。数字信号处理技术简称 DSP，它是一门与很多学科相关而又广 泛应用于很多领域的新兴学科。 本文利用了数字信号处理技术以芯 片为核心处理单元实现了脉搏血氧饱和度的测量， 可以有效地实现 简单背景下血氧饱和度的准确检测。【关键词】 血氧饱和度 数字信号处理DSP 脉搏血氧测量仪特性IThe training of lasting learning interest and power forcollege students in test teaching【Abstract】 Metabolism is in organism the complete orderchemical chang
3、e general name. It includes materialmetabolism and energy metabolism two aspects. The energymetabolism is refers to between organism and the externalenvironment the energy exchange. Energy metabolism of Humanbody divide into the oxygen metabolism and the Lack of oxygenmetabolism .Main body is the ox
4、ygen metabolism. Themeasurement of oxygen saturation in blood has greatsignificance in clinical and daily health care. This paperfirst analyses the measurement principle les and methods indetail. On the basis of comparison among various relatedpulse oxygen saturation in blood instruments, the weight
5、oxygen in the blood the density target is the artery bloodoxygen degree of saturation. The pulse blood oxygen measuringinstrument is one of present survey artery blood oxygendegree of saturation most effective equipment. The digitalsignal processing technology is called DSP, it is one relatedand wid
6、ely applies with many disciplines in many domainemerging disciplines. This article used the digital signalprocessing technology to realize the pulse blood oxygendegree of saturation survey take the chip as the coreprocessing unit, might realize the complex backgroundhemorrhaging oxygen degree of sat
7、uration accurateexamination effectively.【Key Words 】Blood oxygen degree of saturation digitalsignal processing (DSP) Pulse blood oxygenmeasuring instrument characteristicIII目 录引言 1一、绪论 1一血氧饱和度的概念及其生理意义 1二脉搏血氧饱和度测量仪的进展历程 2三脉搏血氧饱和度测量仪的进呈现状与改进方向 2四数字信号处理技术 3二、脉搏血氧饱和度的测量理论根底 3一脉搏血氧饱和度测量中的光学理论根底 3二生物组织的根
8、本光学模型和红外光谱的技术 3三、基于的脉搏血氧仪的硬件电路的实现 4一系统框图 4二 TMS32OFZO6 的功能及把握电路分析 5三血氧信号的产生及处理过程 5四脉搏波信号的处理 61. 基于 DSP 的脉搏血氧仪硬件电路提取的脉搏波 62. 脉搏波的周期和幅度的计算 63. 微分阀值法的改进 64承受自相关函数法对脉搏波信号的分析 7四、脉搏血氧测量仪的软件设计及信号的处理方法 7一 TMS320F206 软件设计方法 7二基于 DSP 的脉搏血氧饱和度测量仪的软件设计 8结论 9参考文献 10致谢 11III石家庄学院毕业论文引言现如今， 在医院临床监护和日常中老年保健中， 脉搏的测量
9、是 一项根本的生命指标，因而脉搏测量是最常见的生命特征的提取， 而且氧气在血液中的浓度具有重要生理意义， 所以测量脉搏血氧饱 和度就尤为重要， 近年来脉搏血氧饱和度测量仪已经在临床实践中 得到了广泛地应用， 成为一种不行缺少的临床诊断设备。 脉搏血氧 饱和度测量仪实现了对脉搏血氧饱和度的测量， 能够使人们随时随 地的对自己身体进展检查， 及早的觉察自己身体的疾病， 提高人们 保健意识有着深远的意义， 尤其是对于关注老年人的身体状况更为 重要， 在有老龄化趋势的中国， 脉搏血氧饱和度测量仪更是有它实 际的意义和宽阔的市场价值，在科技高度兴旺的社会很有意义。一、绪论一血氧饱和度的概念及其生理意义新
10、陈代谢是生命的根底，有氧代谢是人体能量供给的主体。 人体的能量物质经过氧化分解， 将它们所隐藏的化学能释放出来给 机体利用。 人体吸入氧气， 在肺部的肺泡内与毛细血管进展气体交 换。氧分子和血红蛋白分子能进展可逆的结合， 血红蛋白是一种结 合蛋白质。 血红蛋白的功能是运输氧气和二氧化碳以及对血液的酸 碱度起缓冲作用。血红蛋白由氧合血红蛋白和复原血红蛋白组成。 当血液中氧分压上升时， 血红蛋白与氧气结合， 形成氧合血红蛋白， 反之当氧气分压降低时，形成复原血红蛋白。所以氧气分压越高， 那么氧合血红蛋白在整个血红白中的比例越高。 人体内的血液通过心 脏的收缩和舒张脉动地流过肺部， 肯定含量的复原血
11、红蛋白与肺泡 中的氧气结合变成了氧合血红蛋白， 而约的氧溶解在血浆里。 这些 氧通过动脉系统始终到达毛细血管， 然后将氧释放， 维持组织细胞 的新陈代谢。 血氧饱和度是氧合血红蛋白在整个血红蛋白所占的百 分比。无损伤性血氧饱和度测量仪的监测格外有用， 通过调整氧疗， 可避开对脑、肺、眼的损害。现代脉搏血氧饱和度测量仪可按不同 病情设置不同的报警限， 任何因素所致的呼吸暂停、 心率减慢或心 率加快以及氧合转变均可以准时觉察，是极有用的监测医疗设备， 随着医疗事业的进展和现代科技的进步， 医疗监护技术的进展趋势- 1 -基于 DSP 的脉搏血氧饱和度测量仪的设计是要求连续监测各种生理参数，做到无创
12、伤、稳定、尽可能少的不 适应感和无过敏反响， 所以基于数字信号处理脉搏血氧饱和度测量 仪就应运而生了。二脉搏血氧饱和度测量仪的进展历程对于脉搏血氧的测量最早的是在穿透血管的状况下进展的， 但 对于紧急状况和新生儿特别的状况就不太适用了。 现代的脉搏血氧 测量仪是一种不需要穿透血管的状况下， 连续测量人体内动脉血氧 饱和度的光电测量仪器。 脉搏血氧饱和度测量仪的进展己有很长的 历史，有单片机， CMOS 影像传感器和 DSP 的多种方法。基与传统 的 PCI 单片机来实现脉搏测量仪， 以 PIC18C252 单片机为核心的控 制程序,实现了数字信号处理算法和计算人体脉率和血氧饱和度的 简单算法,
13、抑制了测量信号的漂移和噪声干扰； 基于 CMOS 影像传感 器脉搏血氧饱和度测量仪用 CMOS 传感器阵列取代了传统血氧仪中 的光敏探测,实现了血氧饱和度及脉搏波的无接触测量。由于摄像 头不能够有效屏蔽外界光源噪声的干扰,所设计样机较传统的血氧 仪测得的饱和度值偏低,误差偏大；本文就是基于数字信号处理 (Digital Signal Processing，简称 DSP)，并以芯片为核心处理 单元为把握器来进展脉搏血氧饱和度的测量。三脉搏血氧饱和度测量仪的进呈现状与改进方向国外的医疗水平相对我国来说有很大的差距， 脉搏血氧饱和度 测量仪技术与兴旺国家相比差距更是大， 在像美国等的一些兴旺国 家，
14、在很早的时候就实现了对脉搏血浆饱和度高技术含量的测量， 起步相对我国来说早， 并且血氧饱和度是一项很重要的对身体衡量 标准， 像兴旺国家都很关注国民的身体素养， 更是关注老年人的身 体状况， 所以对身体的检测技术水平高， 而在我国中医较西方医学 来说普及度高，因而对脉搏的测量还是比较传统的中医中的诊脉， 我国的脉搏血氧饱和度测量仪技术起步晚， 对于一些构成脉搏血氧 饱和度测量仪的器件及技术我国的争辩晚， 技术还是不够成熟， 但 是 20 世纪 90 年月以来， 在我国随着计算机的普及和进展， 芯片的 应用和技术也在不断的进展和完善。在集成电路与系统的设计中， 承受芯片关心分析和设计的电路已获得广泛的应用， 它可以进展原 理图设计和试验， 因而我国在脉搏血氧饱和度测量仪也取得了一些 成果，能够独立的设计高科技的测量仪。我国已经实现了利用
