基于MSP430的动脉氧模块的研制
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摘要
本文介绍了一种基于朗伯一比尔法则的动脉氧饱合度脉搏式测量方法(光电测量法)，这种方法借助于一个光学传感器来实现，目前应用相当普遍。本文以MSP430F149芯片为控制器，设计硬件电路提取脉搏波信号，连续检测脉搏波峰—峰值，计算氧饱合度。本课题采用了基线自动调节电路，以克服不同人体生理差异引起的基线漂移；设计了直流截取电路和可控积分放大电路，以满足临床连续监测的特殊需要，解决信号饱和问题。另外尝试使用LMS自适应滤波和独立分量分析对脉搏波进行预处理，取得了很好的效果。
本课题作为，PTCA手术监测设备一多道心电血压仪的重要功能模块，它的完成为整机系统功能的完善具有重要的意义。
In this paper, a measuring system of pulse oxygen saturaction, which is based on the Lambert-Beer Principle is presented. That is called photoelectric method. This method which utilizes an optical sensor is applied universally. Our item choiced MSP430F149, a sort of singlechip as controller, designed our hardware electrocircuit to get the pulse wave singnal,and used MSP430F149 to continuously search and calculate the Peak-Peak value of the pulse wave,and compute oxygen saturaction .In our study ,in order to hurdle the dirft of baseline caused by the physiological difference of human bodies .we designed one circuit which can automatically regulate of the baseline of signal. For the sake of meeting the special demand of continuous clinical physiological monitoring and settling the matter of signal's saturation, two circuits and appropriate algorithms are designed, one circuit is a controlled integral circuit which automatically regulates the amplitude of waveforms, another circuit is a base intercept circuit which automatically cuts partial the value of direct current. In addition, we try to process the pluse wave with LMS adaptive filtering and independence component analysis (ICA), and gain perfect result.
This item is one of pivotal functional modules in PTCA monitoring device. Our work consummates the whole system's function.
本课题作为，PTCA手术监测设备一多道心电血压仪的重要功能模块，它的完成为整机系统功能的完善具有重要的意义。
In this paper, a measuring system of pulse oxygen saturaction, which is based on the Lambert-Beer Principle is presented. That is called photoelectric method. This method which utilizes an optical sensor is applied universally. Our item choiced MSP430F149, a sort of singlechip as controller, designed our hardware electrocircuit to get the pulse wave singnal,and used MSP430F149 to continuously search and calculate the Peak-Peak value of the pulse wave,and compute oxygen saturaction .In our study ,in order to hurdle the dirft of baseline caused by the physiological difference of human bodies .we designed one circuit which can automatically regulate of the baseline of signal. For the sake of meeting the special demand of continuous clinical physiological monitoring and settling the matter of signal's saturation, two circuits and appropriate algorithms are designed, one circuit is a controlled integral circuit which automatically regulates the amplitude of waveforms, another circuit is a base intercept circuit which automatically cuts partial the value of direct current. In addition, we try to process the pluse wave with LMS adaptive filtering and independence component analysis (ICA), and gain perfect result.
This item is one of pivotal functional modules in PTCA monitoring device. Our work consummates the whole system's function.
引文
[1] 蔡宣三，生理学，北京，人民卫生出版社，1985年1月
[2] 魏小龙，MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例，北京，北京航空航天大学，2002年11月
[3] 胡大可，MSP430系列单片机C语言程序设计及开发，北京，北京航空航天大学出版社，2003年1月
[4] 沈福民，自适应信号处理，西安，西安电子科技大学出版社，2001年3月
[5] 薛定宇，控制系统计算机辅助设计—MATLAB语言及应用，北京，清华大学出版社，1996年6月
[6] 夏路易，石宗义等，电路原理图与电路板设计教程Protel 99SE，北京希望电子出版社，2002年6月
[7] 张贤达，时间序列分析—高阶统计量方法，北京，清华大学出版社．1996
[8] 张贤达，现代信号处理，清华大学出版社，1995
[9] 乔爱科，动脉中的脉搏波理论，生物医学工程学杂志，2002年7期
[10] 谭小丹，陈亚明，邓亲恺，脉搏式血氧饱和度仪的软件系统的研制，中国医学物理学杂志，Vol．17
[11] 张虹，孙卫新，金捷，脉搏氧饱和度检测系统设计中干扰信号的处理方法，国外医学生物医学工程分册，Vol．23
[12] 石梅生，赫宪令，血氧饱和度无创测量误差分析，军事医学科学院院刊，Vol．23
[13] 谭小丹，邓亲恺，陈亚明，无损伤氧饱和度测量的研究，中国医学物理学杂志，Vol．16
[14] 张志清，光学传感血氧饱和度的检测，传感器世界，1999年2月
[15] 常昌远，赵宁，魏同立，E—100型血氧饱和度测定仪的研制，南京大学学报，Vol．28
[16] 姜宗义，脉搏氧饱和度测量，医疗卫生装备，1995年第3期
[17] 胡跃全，李胜利，徐育，无创伤脉搏氧饱和度监测原理及应用，现代科学仪器，1994年4月
[18] 胡平平，无创氧饱和度的测量原理和计算方法，微处理机，1999年第1期
[19] 陈和，黄智伟，无损伤氧饱和度测量系统研究，南华大学学报，Vol．16
[20] 肖忠祥，数据采集原理，西北工业大学出版社，2001年
[21] 孟庆生，信息论，西安交通大学出版社，1989年
[22] 徐仲，矩阵论简明教程，科学出版社，2001年
[23] 康华光，电子技术基础(模拟部分)，高等教育出版社，1989年
[24] MSP430×1××Family User's Guide, TEXAS INSTRUMENTS
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