20xx年醫(yī)學(xué)專題—脈搏血氧飽和度檢測(cè)儀(文件)
【正文】 積還不算太小，需要更高的集成度；最好能加入無線傳輸模塊，方便向醫(yī)生提供數(shù)據(jù)，方便診斷。因此，在抗干擾方面需要繼續(xù)加深研究，進(jìn)一步提高該系統(tǒng)的性能。（4）由于本系統(tǒng)不利于便攜，可在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，選擇高集成化芯片，進(jìn)一步小型化，并增加一些人機(jī)對(duì)話界面。 存在的問題及改進(jìn)方法（1）傳感器不能與指尖緊密貼合，造成發(fā)光管漏光或光敏管被外界雜光干擾的現(xiàn)象，這將對(duì)后期的信號(hào)處理帶來難度，很難實(shí)現(xiàn)較高的精度和準(zhǔn)確度。圖11 串口傳輸接口電路圖 程序設(shè)計(jì)這里，我們使用LabVIEW編寫單片機(jī)程序。圖9 以單片機(jī)為核心的系統(tǒng)流程圖(2)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：由模數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX195構(gòu)成，負(fù)責(zé)將模擬電路獲得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。在積分器的設(shè)計(jì)上，運(yùn)用了兩個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成三階有源巴特沃斯低通濾波器，其電路結(jié)構(gòu)如圖8所示。品質(zhì)因子Q值的大小可由公式R45=2QR47確定，本系統(tǒng)將該50Hz工頻陷波器的品質(zhì)因子Q值設(shè)定為10，這樣既能在保證有用信號(hào)基本沒有衰減的情況下，同時(shí)又能有效的抑制50Hz的工頻干擾。其電路結(jié)構(gòu)如圖6所示。為了進(jìn)一步抑制噪聲，提高檢測(cè)電路的共模抑制比，通過由TL082與電阻構(gòu)成的同相和反相電路將電流電壓轉(zhuǎn)換后的信號(hào)送到儀器放大器AD620的同相和反相輸入端，在抑制噪聲和共模干擾的同時(shí)對(duì)信號(hào)再進(jìn)行約10倍放大。由于LED光源驅(qū)動(dòng)電流的穩(wěn)定性會(huì)影響LED光源光強(qiáng)的穩(wěn)定性，以至影響到檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性，該驅(qū)動(dòng)調(diào)制電路能夠使LED光源驅(qū)動(dòng)電流恒定不變，從而使得LED光源光強(qiáng)較為穩(wěn)定，為提高本系統(tǒng)的穩(wěn)定性及測(cè)量精度打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。圖3 時(shí)序圖為保證發(fā)光二極管發(fā)出的光強(qiáng)度恒定，在光源驅(qū)動(dòng)電路中采用了驅(qū)動(dòng)調(diào)制電路的設(shè)計(jì)方案，如圖4所示。光調(diào)制過程中，兩個(gè)發(fā)光光源LED發(fā)出的光調(diào)制信號(hào)的時(shí)序是通過89C52單片機(jī)產(chǎn)生的，分別為方波信號(hào)A和B，時(shí)序如圖3所示。 光調(diào)制時(shí)序信號(hào)及驅(qū)動(dòng)調(diào)制電路由于人體光電容積脈搏波信號(hào)是變化較緩慢且強(qiáng)度較弱的信號(hào)，容易受到環(huán)境光、暗電流及硬件電路中的其他干擾，如果該脈搏波信號(hào)不經(jīng)過變換處理而直接放大，則有用的脈搏波信號(hào)會(huì)被淹沒在噪聲之中，以至于檢測(cè)不到，不利于計(jì)算得到人體脈搏血氧飽和度。指套式傳感器的原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。其中，夾指?jìng)鞲衅鳌Ⅱ?qū)動(dòng)調(diào)制電路、電流電壓轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)放大濾波電路和鎖相放大電路構(gòu)成模擬電路；數(shù)字電路是以單片機(jī)89C52為核心對(duì)模擬電路獲得的信號(hào)采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX195進(jìn)行采集，并將采集信號(hào)通過串口芯片MAX232送計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理和存儲(chǔ)，此部分將在以后的進(jìn)行研究。以及由于脈搏搏動(dòng)而引起透射光強(qiáng)最大變化量ΔImax和ΔImax39。ln1ΔImaxImax+B2 ≈B1Imax39。Imax39。 （117）將上兩式代入（115）式，并考慮ΔImaxImax和ΔImax39。兩束光的吸光度變化量分別為：?A=logImaxImaxΔImax （116）?A39。a239。?Aa139。?A39。?A39。與a239。)(c1+c2)?La239。10a1c1+a2c2L （19）其中，ac1分別是動(dòng)脈血液中HbO2的吸光系數(shù)和濃度，ac2分別是Hb的吸光系數(shù)和濃度，L是動(dòng)脈血液的光路長(zhǎng)度，F(xiàn)是皮膚、肌肉、骨髓和靜脈血液等其它組織的吸光率，由(19)式得動(dòng)脈血液的吸光度為：A=logI0I=a1c1+a2c2L （110）假如均質(zhì)組織為血管，當(dāng)動(dòng)脈血脈動(dòng)時(shí)，動(dòng)脈血液光路長(zhǎng)度發(fā)生變化，L將有一個(gè)?L的改變，此時(shí)透射光I也將有一個(gè)?I的改變，而其它組織的吸光率F不變，即I0=I0假設(shè)波長(zhǎng)為λ、光強(qiáng)為I0的單色光垂直照射人體，當(dāng)透光區(qū)域動(dòng)脈血管搏動(dòng)時(shí)，動(dòng)脈血液對(duì)光的吸收量將隨之變化，而皮膚、肌肉、骨骼和靜脈血等其他組織對(duì)光的吸收是恒定不變的。此時(shí)，式（13）寫為：A=εbc （17）ε=Abc （18）摩爾吸光系數(shù)ε是在特定波長(zhǎng)下吸光物質(zhì)特征常數(shù)，表明物質(zhì)對(duì)某一特定波長(zhǎng)光的吸收能力，是有色物質(zhì)的重要特性。此時(shí)，式（13）寫為：A=abc （15）a=Abc （16）若濃度的單位為mol若濃度的單位為g因此，朗伯比爾定律也常寫為：A=Kbc
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