线性回归算法提取脉搏血氧特征值初步验证

目的:准确提取脉搏血氧信号特征值R是计算脉搏血氧饱和度的关键。传统的R值提取算法大多采用脉搏波的峰谷值法,需要多个周期的平均来提高精度,存在移动步长难以确定、实时性差等缺点。本文提出一种动态实时的R值提取算法。方法:基于近红外光谱技术(Near infrared spectroscopy,NIRS)的测量原理,建立了红外光(IR)和红光(RD)两束透射光强信号的线性回归模型,并确定回归系数b与特征值R之间的定量关系。以纯数字医用放大器为实验平台,搭建了光源驱动电路和光电检测电路,采集的光电容积脉搏波(Photoplethysmography,PPG)信号由蓝牙USB接口传输至计算机,然后进行线性相关性分析及提取算法验证。结果:分析发现IR和RD两束透射光强信号之间具有很强的相关性(r>0.9),运用线性回归法提取的特征值R可以准确的反映正常血氧饱和度值以及在主动闭气过程中血氧饱和度的下降过程。结论:初步验证结果表明,线性回归算法可以有效的进行脉搏血氧信号特征值的动态估算。     

心电同步在脉搏血氧测试中的应用

本文讨论了血氧饱和度测量中的一种新方法；心电信号的Ｒ波来同步脉表示皮信号，更好地从脉搏波信号中提取物征值。更进一步，根据Ｒ波对脉搏波中平均，提高信噪比，利用平均后的脉搏波计算血氧饱和度，经证明可得到更好的结果。     

脉搏血氧饱和度检测系统设计中干扰信号的处理方法

脉搏血氧饱和度检测系统是一种将血氧浓度的光电检测技术与容积脉搏描记技术结合起来实现无创伤、连续血氧浓度测量的新型医疗监护仪器。消除测量系统中各种干扰的影响 ,设法正确地检出光电容积脉搏波信号是关系到测量系统准确性及其精度的关键问题之一。本文着重介绍了脉搏血氧饱和度检测系统中干扰的主要来源、处理方法及其应用现状 ,从而为脉搏血氧饱和度检测系统设计提供了依据。     

用自适应AR模型提高血氧饱和度测量中脉搏波信号的检出率

血氧饱和度是人体一项重要的生理参数，它的准确测量对于生理研究及医学应用都具有很重要的意义。对血氧饱和度的无创伤检验通常采用双波长法，在该方法中，血氧饱和度的计算是以识别脉搏波并提取其特征值为基础进行的。由于采用双波长法得到的脉搏波信噪比较低，且脉搏波又不具有明显的特征（例如心电信号中有ＱＲＳ波群），因此常用的脉搏波波形识别方法正确检出率不高，经常出现漏检或误检。本文提出利用时间序列建模的方法，建立     

脉搏血氧饱和度检测中自适应滤波消除运动伪差的方法研究

目的研究脉搏血氧饱和度检测系统中运动伪差的消除方法,以提高脉搏血氧仪检测性能。方法通过脉搏血氧仪中的双光束构造噪声参考信号,利用最小均方自适应滤波法消除运动伪差干扰的影响。结果建立了脉搏血氧饱和度检测中消除运动伪差的计算方法,可成功地从运动伪差中提取正常光电容积脉搏波信号作为计算氧饱和度的依据。结论该计算方法简单,可用于实时处理,且测量结果可靠,为进一步抑制脉搏血氧仪噪声奠定了基础。     

脉搏血氧饱和度检测系统设计中干扰信号的处理方法

脉搏血氧饱和度检测系统是一种将血氧浓度的光电检测技术与容积脉搏描记技术结合起来实现无创伤、连续血氧浓度测量的新型医疗监护仪器。消除测量系统中各种干扰的影响,设法正确地检出光电容积脉搏波信号是关键到测量准确性及其精度的关键问题之一。本着重介绍了脉搏血氧饱和度检测系统中干扰的主要来源,处理方法及其应用现状,从而为脉搏血氧饱和度检测系统设计提供了依据。     

基于反射式检测方法的血氧测量研究

因透射式光电脉搏波检测方法受测量部位的限制,不能对额头、腹部等进行检测。为实现对人体生理参数低生理、心理负荷及无创的采集,提出一种基于反射式检测方法的血氧检测系统的设计方法,首先结合反射式传感器DCM03和血氧模拟前端AFE4490采集指尖脉搏信号,然后将采集到的光电脉搏波进行数字信号处理以提高信噪比,最后通过判定脉搏信号极值点获取包络线,求得信号交直流分量以进行血氧值计算。实验结果表明,真值与测值间的相对误差在3%以内,该方法能实时有效地对人体血氧进行检测,对患者监护及远程诊断有极大意义。     

基于ZigBee的血氧饱和度检测技术与模块研制

目的：为了及时、准确、方便、无约束地检测血氧饱和度,本文研制一种无线血氧饱和度检测模块。方法：结合穿戴式检测技术和ZigBee短距离无线通信技术,设计出基于ZigBee的无线血氧饱和度检测模块。该模块由光电容积脉搏波微型化检测模块、ZigBee接入终端及上位机数据分析处理模块组成,其中数据分析处理采用基于形态匹配的特征提取算法对光电容积脉搏波进行最大值的定位。结果：模块实现的功能有光电容积脉搏波显示,血氧饱和度计算,数据无线传输等。实验表明光电容积脉搏波的最大值检测准确率达到98％,而血氧饱和度的计算误差控制在8．8％以内,满足血氧饱和度的检测要求;此外,ZigBee无线传输技术与光源驱动脉冲调节器均有效减少能量的消耗。结论：本模块设计实现病人的移动监护,具有无线化、低功耗、微型化和高性价比等特点。     

基于MSP430F149的血氧饱和度检测仪

本文根据红光和红外光透过手指动脉血管后的相对最大光强和光强的最大变化量之比来计算血氧饱和度的一般原理推导出实用的计算方法,并结合MSP430F149微处理器低功耗优势,以及丰富的外围资源研制设计的可控增益放大器等,有效地克服了由于个人生理差异而引起的测量信号基线漂移,满足了仪器便携化设计的需求.     

脉搏波信号处理的一种简单可靠的实时算法

本文介绍了一种实时处理脉搏波信号的算法。它通过对数字微分信号的特殊处理来实现。经应用在血氧饱和度仪中对光容积脉搏波的处理后，被证明非常可靠。。     

一种同时消除脉搏波信号中呼吸基线漂移和高频噪声的方法

目的：基于光电容积脉搏波可以实现血氧饱和度等人体生理参数的无创检测。基于光电容积脉搏波测量时,由于信号采集过程中存在人体呼吸和仪器本身热噪声等干扰,脉搏波信号中存在着呼吸基线漂移和高频噪声,影响最终的人体生理参数测量精度。方法：因此提出一种在经验模式分解的过程中结合小波变换的方法,来同时消除呼吸基线漂移和高频噪声的影响。首先通过经验模态分解将脉搏波信号分解为若干内在模式分量,并分别判断出含有呼吸基线漂移和代表高频噪声的分量,对于代表高频噪声的分量采用类似小波变换的方法进行滤波,利用小波变换将含有呼吸基线漂移的分量分解,将代表呼吸基线漂移的小波细节置零,信号重构后就达到了同时消除呼吸基线和高频噪声的目的。利用自行研制的测量装置采集的脉搏波信号进行实验验证,并采用信号交直流比R和信号的频谱进行效果评价。结果：有效地同时消除了呼吸基线漂移和高频噪声。结论：该方法将有利于血氧饱和度等人体生理参数无创检测精度的提高。     

反射式血氧饱和度检测系统研制

反射式血氧仪可以有效避免使用范围受限,但反射式脉搏血氧信号十分微弱,容易受噪声干扰使血氧参数的提取难度加大。为获得高质量有效的反射式容积脉搏波,系统设计中提出一种基于集成芯片AFE4490的脉搏血氧信号检测方案,对比几种基于小波变换的滤波算法去噪效果,完成对血氧信号较优的去噪处理。系统样机经调试后,基本实现反射方式对脉搏血氧饱和度的检测功能。     

一种可监测人体脉搏波的汽车方向盘辅助装置

目的脉搏波的波形特征与心血管疾病密切相关。本文拟设计一种安装在汽车方向盘上的能独立实时监测脉搏波信号的辅助装置,在驾驶员无意识下获取其血流动力学的相关信息,为监测健康状况提供数据支持。方法该装置利用置于方向盘套表面的反射式脉搏波光电传感器采集脉搏波信号。经过滤波、放大和A／D转换,利用嵌于方向盘助力器内的配套装置对脉搏波信号进行数字处理,实现对脉搏波信号周期的确定、心率和平均动脉压数据的计算,以及信号和数据的存储。最后将处理后的脉搏波波形、心率数据及平均动脉压显示在配套装置的液晶显示屏上,还可通过配套装置中的SD卡接口进行数据传输及存储。结果经受试者实际测试,传感器能够准确测出手指脉搏波并输出,使得方向盘套和助力器具有测量脉搏波、心率及平均动脉压的功能。结论该汽车方向盘辅助器可为用户实时监测脉搏波、心率和平均动脉压,帮助使用者实时监测自己的健康状况。     

耳部佩戴型反射式无线血氧监测仪的研制

针对透射式血氧饱和度测量仪存在佩戴不舒适,不适于长期佩戴的问题,该文设计的耳部佩戴型反射式无线血氧监测仪,由耳塞与主体部分组成,耳塞中有反射式传感器,采用有弹性的材料,符合人体工学设计,适合多数人佩戴。主体部分包括信号采集转化模块、数字信号处理模块、运动监测模块、存储模块、低功耗蓝牙透传模块、电源管理电路及电池和充电模块。嵌入式软件包括控制和算法,实现对硬件系统各个模块的控制和设置,以及数据的滤波,血氧值、脉搏值的计算等。设计了血氧监测APP,注册账户后,可以实时显示通过蓝牙传输的血氧饱和度值、脉搏波、脉率、设备状态等信息。该设计适合长期佩戴和记录血氧饱和度等相关数据,有助于低氧血症及其相关事件的及时检出与治疗。     

无线传输在脉搏血氧饱和度无创监测中的应用

随着光电子技术的快速发展,基于光电检测原理的血氧饱和度在线测量方法得到了广泛研究。本文对传统双波长透射式血氧饱和度测量方法进行了改进,并在系统中应用了无线数字信号传输和数据小波处理方法。经实验验证,基于以上原理提出的脉搏血氧饱和度检测方法和无线数字信号传输方法,有效地消除了非血氧成分与其他干扰因素对测量结果的影响,并且突破了测量的空间限制。     

基于DTCWT和cICA的光电容积脉搏波运动干扰消除算法

目的:随着穿戴医疗设备普遍被接受,在利用光电容积脉搏波描记法(PPG)测量血氧、心率等生理参数时,运动干扰与脉搏信号频率混叠问题尤为突出,为了在日常活动状态下得到准确的生理参数,消除运动干扰是最为重要的手段。方法:提出了一种基于双树复小波变换(DTCWT)和约束独立成分分析(cICA)的组合算法消除运动干扰。首先用DTCWT将含有运动干扰的两路(红光和红外)PPG信号分解为若干不同频带的分量;然后通过cICA方法,提取感兴趣的脉搏成分;最后通过最小均方误差自适应滤波器实现两路PPG信号重建。结果:由DTCWT+cICA恢复的PPG波形得到的心率值与无运动干扰时基本一致,而血氧饱和度值也与无运动干扰时最接近。结论:与DTCWT和cICA相比,DTCWT和cICA组合算法能更有效地消除PPG中的运动干扰。实验结果验证了方法的可行性和有效性。     

反射式血氧模拟仪设计

目的研发基于光电传感器的反射式血氧模拟仪,以满足反射式血氧设备的评估和测试要求。方法首先根据血氧设备的测量原理,研制反射式血氧模拟仪。该设备通过采集反射式血氧设备的红光、红外信号光强和频率,产生不同强度的波形以模拟血氧值,实现测试反射式血氧设备的功能。然后选择两款反射式血氧测量设备用于反射式模拟仪测试,以检测反射式血氧模拟仪的输出范围和可靠性。结果两款反射式血氧测量设备可识别模拟仪输出的70～100之间的血氧信号,并能显示出血氧值;两款设备显示的波形与反射式模拟仪输出的脉搏波基本一致。结论在工程实践中,反射式血氧模拟仪能够模拟人体的血氧饱和度,在测试反射式血氧设备方面是可靠的,可满足工程实践要求。     

基于脉搏波信号和血管弹性腔模型的动脉血压连续测量方法

目的为满足健康监护中的连续测量血压的要求,研究并实现一种基于脉搏波信号和血管弹性腔模型的动脉血压拟合计算方法。方法利用自制的穿戴式人体生理参数监测系统收集测试对象的脉搏波信号、心电信号以及血压数据。根据心电信号与脉搏波信号的时间关系,推导出收缩压和脉搏波传导时间的回归分析方程,而舒张压的测量,则是通过脉搏波的波形系数分析以及血管单弹性腔模型的参数计算完成。结果试验结果表明,该方法血压测量结果的平均偏差和标准偏差为(0.51±0.74)kPa([384±5.54)mmHg],达到了美国医疗仪器促进协会建议的(0.665±1.064)kPa([5±8)mmHg]标准。结论结合脉搏波信号和弹性腔模型可以估算人体血压值,为连续血压测量提供了新的实现方法。     

对脉搏血氧定量法进行多重散射并研究其效应的一种简单光子衍射分析方法

光子衍射理论可用以获取一个将传输模式和反射模式脉搏血氧定量法测量得到的ac-dc强度比率与动脉氧饱和度(SaO_2)相关联的解析表达式。通过将光子衍射分析的结果与使用基于Beer-Lambert法则且忽略了散射效应的分析方法所获得的数据相比较,可对多重散射的效应进行研究。结果表明,红光和红外光传输路径的平均长度的差异,造成了血氧定量法的定标曲线易于受组织在两个波宽光谱带上的所有衰减因数以及被搏动的动脉血液吸收的影响。因此,定标曲线的形状会受到组织血液容积、源探测头置放的位置以及其它改变了组织衰减因数波长依赖性的变量的影     

基于超声回波信号的指端脉搏波提取

脉搏波可作为检测人体心血管系统生理病理状态的重要依据。为了验证用超声波测量脉搏波的可能、解决脉搏波的测量部位受限的问题,本研究提出一种从超声回波信号中提取脉搏波的方法。设计一种跟随式超声传感器,用数据采集系统采集指端超声回波信号,经过滤波、选点及小波去噪等处理后得到较为纯净的脉搏波信号;同时采集心电信号以及光电容积脉搏波信号作为参考信号。结果表明,可以从提取的指端脉搏波中准确地获取心率;与同步测得的光电容积脉搏波数据相关系数大部分在0.8以上;波形中的重搏前波、重搏波等细节部分也能明显地表现出来。本研究提出的方法实现了从指端超声回波信号中获取完整可靠的脉搏波信号,为日后获取不同部位的脉搏信号提供了基础。