基于近红外动态光谱的动脉血液信号无创检测研究

论文摘要

采用近红外光谱技术检测人体动脉血液信息,可实现无创、连续、实时检测的特点,在躯体信号检测领域一直是研究热点之一。动态光谱频域提取法从原理上消除了个体差异和测量条件对光谱检测的影响。该方法基于朗伯比尔定律,提取相应的脉动动脉血液的吸光度,由这些吸光度组成的光谱,经过傅立叶变换提取需要的频谱信号,识别出动脉血液脉搏波。试验中采用MSP430为核心设计透射式光电容积脉搏传感器,对人体手指端动脉血液信号进行检测提取并处理,识别出动脉血液脉搏波,在实际环境中采用可穿戴式传感器验证了动态光谱检测理论在动脉血液无创检测上的可行性。试验中设计的透射式光电容积脉搏传感器具有携带有效信息量大的优点,可为动态光谱检测理论提供有效采样数据,但实际应用时检测精度受到个体差异性的限制。为了克服不同手指端厚度给传感器带来的检测难题,分析了检测结果中压力与直流分量及交流分量之间的关系,通过不同厚度的手指测试实验,指出了存在一个最佳检测区域使得检测到的脉搏波处在最理想状态。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 动脉血液信号无创检测研究意义及发展
• 1.2 动态光谱理论的提出及研究进展
• 1.3 本课题的研究内容和意义
• 1.4 本论文的结构安排
• 2 近红外动态光谱检测理论
• 2.1 人体手指端动脉血液脉搏波信号
• 2.2 光电容积脉搏描记法
• 2.3 动态光谱的检测原理
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统设计及实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 系统实验硬件设计
• 3.2.1 系统硬件整体介绍
• 3.2.2 光源驱动电路
• 3.2.3 光电接收电路
• 3.2.4 数据通信及SD 卡
• 3.3 实验过程及数据处理
• 3.3.1 软件流程简介
• 3.3.2 采样及数据预处理
• 3.3.3 数字滤波与傅里叶变换
• 3.3.4 脉搏波参数点识别
• 3.4 本章小结
• 4 传感器压力对脉搏波检测的影响
• 4.1 引言
• 4.2 传感器压力对人体手指端组织影响
• 4.3 传感器压力实验分析
• 4.3.1 传感器压力对脉搏波直流分量的影响
• 4.3.2 传感器压力对脉搏波交流分量的影响
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 本文的主要研究内容及结果
• 5.2 论文的主要创新点
• 5.3 进一步研究及应用前景的展望
• 参考文献
• 附录A 实验数据图表
• 作者简历
• 学位论文数据集