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1、上海理工大学学报第32卷第2期J.UniversityofShanghaiforScienceandTechnologyVol.32No.22010文章编号:1007-6735(2010)02-0179-04手指脉搏血氧饱和度光电检测装置的研制钱建秋,忻尚芝,侯文(上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093)摘要:根据人体血液中氧合和还原血红蛋白不同的吸光特性,采用非损伤的光电体积描记技术,用红光和红外光两种不同波长的光源,实现血氧饱和度生理参数的实时检测.系统设计的硬件包括指夹式的光电传感器、单片机控制与信号处理电路、输出显示和接口电路等
2、.软件包括相应的数据采集、处理和计算的主程序和中断程序.因采用了单片机系统和相应的软件程序,将自动完成数据检测、分析处理、显示和存储过程,可进行实时监测,以捕获难检的突发信号.关键词:脉搏血氧饱和度;光电体积描记技术;氧合血红蛋白;还原血红蛋白;传感器;单片机中图分类号:TP368.1;TN710.2文献标志码:ADesignofphotoplethysmographysystemdetectingbloodpulseoxygensaturationsignaloffingerQIANJian2qiu,XINShang2zhi,HOUWen(Schoo
3、lofOptical2ElectricalandComputerEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)Abstract:Accordingtothedifferentabilityofhemoglobinandoxyhemoglobinofbloodtoabsorbredandinfra2redlight,SpO2wasmeasuredbydetectingthephotoplethysmographysignalofredandinfr
4、a2redlightthroughfinger.Themeasuringsystemincludesthehardwareofphotoplethys2mographyprobe,microprogrammedcontrolandsignalprocessingblock,outputunitanditsports,andthesoftwareofmainprogramandtimerinterruptprogram.Itcandetect,process,displayandsavedataautomatically.Andmoreoveritcan
5、workinrealtime.Soitwillrealizethecaptureofsub2normalSpO2signalsthatappearssuddenlyandirregularly.Keywords:pulseoxygensaturation;photoplethysmography;oxyhemoglobin;hemoglobin;probe;microprogrammedcontrolunit组织和器官中的血氧饱和度变化,从而导致缺氧,甚[1-4]1血氧饱和度定义至危及生命.所以,安全有效地检测血氧饱和度非常重要.目前,血氧饱和度检测多
6、采用测量脉搏血血氧饱和度是人体新陈代谢的重要体征指标之氧饱和度SpO2是指动脉脉搏血液中已与氧结合的一,也是人体呼吸系统和循环系统疾病诊断的重要氧合血红蛋白HbO2(Oxyhemoglobin)的容量占全生理参数,很多疾病的临床表现都会引起人体相关部可结合的血红蛋白(氧合血红蛋白+还原血红蛋收稿日期:2009-05-04作者简介:钱建秋(1961-),男,讲师.E2mail:qian-jq@usst.edu.cn180上海理工大学学报2010年第32卷白Hb(Hemoglobin))容量的百分率.度;d为穿过溶液的光程.CHbO当溶液中吸光物质的浓度发
7、生变化(ΔC)时,透2SpO2=×100%CHbO+CHb射光强也将相应发生变化(ΔI),其相对变化量为2式中,CHbO,CHb为脉搏血液中HbO2和Hb的容量.ΔI2=-kΔCd(2)本装置采用非损伤的光电体积描记技术(PPG)I测量SpO2,因为不需要采血,可避免感染,所以是一式中,ΔI对应透射光强的交流分量,I近似对应透种安全可靠的检测方法,并且检测结果能及时得到,射光强的直流分量.[5]对于HbO还能实现实时监测.2和Hb的混合液ΔI=-[kHbOCHbO+kHb(C-CHbO)]d(3)222I2血氧饱和度检测原理式中,C为HbO2和Hb的浓
8、度和,即Hb的浓度为C-CHbO.人体血液中的氧合血红蛋白HbO2和没被氧合2的还原血红蛋白对
