摘要
摘要
目前，临床上获取呼吸波的方法主要有胸阻抗检测法和热敏传感器检测法等。虽然这些方法确实能测得人体的呼吸波，但是这些方法设置繁琐，对人的侵扰性大，会给测量者带来不舒服的体验，其中最关键的一点是监测成本较高，适用于医院监测，不适宜人们在日常生活中使用。为了解决上述问题，使人们能够在日常生活中能方便的监测到呼吸波，本文提出用光电容积脉搏波(PhotoPlethyMography，PPG)的监测方法来从人体的脉搏信号中提取出呼吸信号。这种方法正好弥补了目前临床上呼吸监测方法的不足，不仅减少了对被监测者造成的不舒适度，还可以在随时随地进行监测，对于呼吸波监测的家庭化、可携带化具有一定的意义。
本文以STM32ZGT6芯片为主控单元完成了光电容积脉搏波信号的采集系统设计。整个系统包括五个部分：电源管理模块、数据采集模块、滤波模块、MCU模块和显示模块。其中电源管理模块确保整个系统的正常供电；数据采集模块根据朗伯比尔定律对人体指端的光电容积脉搏波信号进行采集；滤波电路模块负责完成信号的放大以及去除噪声干扰；MCU模块对系统采集到的信号进行处理与分析；显示模块则将MCU部分处理的结果显示出来。其次，完成了实验方案研究。在实验中，通过选择合适的人群采集本系统所需要的实验数据，实现对人体光电容积脉搏波的无创采集；
并在采集脉搏波的同时，利用迈瑞公司的PM-9000 Express病人监护仪同步对同一应试者的呼吸信号进行采集。对采集到的光电容积脉搏波信号进行滤波和放大处理，通过特征选择和特征识别等方式获得完整的脉搏波信号。对得到的脉搏波信号进行经验模态分解，选择具有适当频率的本征模函数重构出待测的呼吸波信号，并在显示屏上显示出来。
将本系统得到的呼吸波信号与病人监护仪测得呼吸波进行频谱分析以及相关参数进行比较，得出两种呼吸波具有较好的相关性，相关系数达到了0.8。本研究最终结果表明：利用经验模态分解方法来提取人体光电容积脉搏波中包含的呼吸信号具有较好的准确性和可行性，并且与现有的各种监测方法相比较具有使用方便，携带方便等优点，为社区医疗、家庭监测呼吸波提供了一种更为便捷的新方法。
关键词：光电容积脉搏波；呼吸信号；呼吸频率；红外光；光电脉搏传感器
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万方数据