基于光电容积脉搏波法血氧饱和度测量系统研究

血氧饱和度是人体一项重要的生理参数。目前,血氧饱和度检测方法分为有创血氧饱和度检测和基于光电容积脉搏波法的无创血氧饱和度检测。其中,基于光电容积脉搏波法的无创血氧饱和度研究模型采用人体光电容积脉搏波信号作为信息载体进行无创连续的血氧饱和度的检测。该文综述了基于血液容积波法无创血氧饱和度测量原理及测量系统;重点介绍了反射式血氧饱和度检测系统;并对影响血液容积波法无创血氧饱和度测量系统准确性的相关因素进行了归纳与总结。     

光电检测技术的人体多生理参数测量

人体心跳所产生的信号波形复杂,其间含有许多重要的人体生理参数,对临床诊断和手术有较大意义。本仪器基于光电容积描记法原理,可以无创、实时、连续的测量人体心率、心脏每搏输出量、动脉血压、血氧饱和度等多个重要生理参数。     

基于MSP430的手持式脉动血氧仪设计

对血氧饱和度的检测十分重要,为了能够实时准确地监测并显示脉搏波信号和血氧饱和度,设计了一种基于AFE4400血氧模拟前端芯片与MSP430F5529单片机的血氧饱和度检测系统,实现了对于血氧饱和度的实时测量。     

血氧含量和血流量变化光纤检测系统的研制

提出了一种利用内耳血氧含量及血流量变化作为检测参数的测量系统.在波长分别为660 nm和810 nm处,利用氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白对近红外光的吸光系数不同的原理,依据朗伯-比尔定律推导出适于测量血氧含量及血流量变化的工程公式,设计的传感器实现了测量内耳组织血氧饱和度和血流量变化两种人体生理信号的采集和转换.该系统通过输送数据到PC机,实时反映二者的关系,实验结果表明,在20%～100%血氧饱和度范围内,测量精度为3%,从而为人体眩晕判断提供了较有力的理论依据.     

无创血氧饱和度的测量及无线监测系统的研制

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.以C8051F005单片机为处理核心的无创血氧饱和度测量仪,以nRF2401无线收发芯片构建一个无线监测平台,整个系统可以随时随地快速监测多个病人血氧饱和度的连续变化,极大地方便了社区和家庭的应用.     

代谢热整合法无创血糖检测技术研究

介绍了一种新的基于代谢热整合法的无创血糖检测技术。采用温度传感器、红外传感器、湿度传感器和光学测量装置,通过测量人体代谢产生的热量、血液流速、血氧饱和度,利用人体代谢产生的热量是血糖浓度、供氧量的函数,可以推算出血糖浓度。介绍了系统的组成、数据处理方法及可能造成误差的因素。用所研制的检测系统进行了临床实验,得到的血糖值与用大型生化分析仪测得的血糖值的相关系数达到0.856。实验证明,代谢热整合法无创血糖检测技术是可行的。     

一种光纤血氧血流量变化检测处理系统的研制

针对人体运动病的研究要求,提出了利用内耳血氧含量及血流量变化作为检测参数的系统。在波长分别为660nm和805nm处,利用氧合血红蛋白和去氧血红蛋白对近红外光的吸光系数不同的原理,依据朗伯-比尔定律推导出适于血氧含量及血流量变化检测的工程公式。设计的传感器实现了测量内耳组织血氧饱和度和血流量变化两种人体生理信号的采集和转换,并通过输送数据到PC机,实时反映二者的曲线,为人体眩晕的判断提供较有力的理论依据。     

基于光电容积脉搏波的血压测量实验研究

针对电子血压计不能实现血压的无创连续测量的问题,提出了一种基于光电容积传感技术和平稳小波算法的无创血压测量方法。利用搭建的光电容积脉搏波采集系统采集人体指尖的脉搏波信号,并进行了分析。通过SWT对脉搏波信号进行了分解,重构了第5层高频信号,提取了该重构信号的10个特征参数作为ANN的矢量输入,脉搏波对应的收缩压和舒张压作为ANN的矢量输出进行了训练拟合。实验总共分析了不同人群的10 700个脉搏波信号,利用其中的10 000个信号建立了特征参数与血压的模型,通过剩余的700个信号对建立的模型进行了测试,并且将测试误差与美国医疗器械促进协会(AAMI)规定的标准进行了比较。实验结果表明:通过该方法可实现血压的无创连续测量,为智能穿戴等健康监护设备中进行血压的实时监测提供一定的参考价值。     

多参数监护仪静态压力示值误差测量结果的不确定度评定

多参数监护仪能通过各种功能模块,实时监测人体的心电信号、心率、血氧饱和度、血压、呼吸频率和体温等重要参数,为医学临床诊断提供重要信息,实现对各参数的监督报警,是一种监护患者,特别是重症患者的重要设备。本文介绍多参数监护仪静态压力示值误差测量值测量结果的不确定度评定和表达方法。     

脉搏血氧饱和度测量系统的设计研究

本文设计了一种脉搏血氧饱和度测量系统,它采用调制光及同步检波方法取代传统的直流光,通过分析测试部位的血液随脉搏波动引起光吸收的变化推算出人体血氧饱和度(SO_2)。通过10例患者临床实验表明,本系统同临床血氧测定仪HP-56S测量结果有很高一致性,相关系数达到0.932。     

光电式多波长传感器在液滴分析技术中的应用

光电式多波长传感器（Photoelectric Multiple-wavelength Sensor，PMWS）是一种新型传感器。将PMWS运用于液滴分析技术中构成多波长液滴分析仪，可获得有关液滴体积及基于不同波长的光信号随液滴生长变化的信息，从而得到包含被测液体特性信息的液滴指纹图。利用该传感器，还可采用CCD摄像装置实时获取液滴的轮廓信息，而多波长光源的运用又可以更深入地了解液体的光学特性。     

光纤、电容液滴传感器的设计研究

光纤、电容液滴分析技术是利用光纤和电容测试技术制成特殊的液滴传感器，获取经过液滴的光强信号随液滴生长变化的规律以及有关液滴体积的信息。文中将具体介绍光纤、电容液滴传感器的工作原理、电容液滴传感器的数学模型和液滴滴头的结构设计，同时给出由传感器获取的与液滴生长过程相关的光纤信号和液滴体积信号。     

34km传感长度的布里渊光时域反射计的设计与实现

布里渊分布式光纤传感器是目前最具应用前景的分布式光纤传感技术之一,其关键是如何检测布里渊散射光信号,布里渊光时域反射计是其中较好的检测方式。针对布里渊散射光信号特点,应用光相干技术来检测布里渊散射光信号。具体采用微波电光调制产生频率可调的参考光,和散射光进行相干检测,根据散射光频移特性,应用电信号处理技术取出布里渊散射光电信号,并采用偏振控制技术来抑制相干检测的偏振相干性,再经过数字信号累加和平均处理,最后得到分布式传感信号。采用光相干检测设计方案实现了布里渊时域反射计分布式光纤传感器,并进行了34km光纤的分布式应变传感实验。     

基于Android的用于光纤光栅信号解调的OCM检测系统

在光纤光栅传感系统中能够使用一台操作直观、精度高、成本低廉并且携带方便的光纤光栅信号解调仪显得尤为重要。文中将一款光道检测仪OCM(Optical Channel Monitor)应用于光纤光栅的信号测量,并在操作系统方面采用了Google Android操作系统,使用了Android NDK(Native Development Kit)和SDK(Software Development Kit)分别对linux内核和Android应用程序进行开发,实现了一种基于Android操作系统的OCM通信和控制系统,能够对光纤光栅所反射的中心波长进行实时准确的检测。     

基于平场光栅的分光光度计在生化分析仪中的应用

采用先进的全息凹面平场光栅作为分光元件和后分光光度测量结构,结合生化分析仪的应用,完成软硬件系统的设计。以硅光电二极管阵列作为探测器,同时接收8路光信号。MSC1210、TUSB3410分别作为核心控制和接口单元,简化电路设计易于程序升级改造。并以电子学方法实现双波长测量。提高测量的准确性和测量效率。     

基于激光差分探测技术的悬浮物质量浓度测量方法

提出了一种基于激光差分探测技术的悬浮物质量浓度测量方法,用于测量烟雾、粉尘等空气悬浮颗粒的含量。利用悬浮颗粒对光的散射,可以在不影响悬浮物颗粒特性的前提下,对其实现实时在线监测。另外,借助于参考光与测试光的直接差分放大,可以消除激光能量起伏以及其他扰动对测量的干扰。通过对激光在悬浮物颗粒中传播时衰减原理的研究,获取悬浮物颗粒质量浓度与光强衰减的关系,搭建了一套激光差分探测悬浮物质量浓度的实验系统,进行烟雾质量浓度的实际测量,验证了该测量方法的可行性。     

光谱吸收型光纤多气体传感系统

基于气体的近红外吸收机理，研究了一种可以检测多种气体的全光纤传感方法，采用光纤光栅波分复用技术．通过光纤光栅和压电陶瓷（PZT）对宽带光源LED进行波长调制，获得与相应气体吸收峰相对应的窄带反射出射光，检测二次谐波，实现对多种气体的较高灵敏度测量。利用二次谐波与光纤光栅透射光强的比值来消除光路干扰。建立了谐波检测的数学模型，进行了光纤C2H2和CO气体测量系统的实验研究。     

Real-time nonlinear correction of back-focal-plane detection in optical tweezers

Photodiode based detection of laser trapped beads using forward scattered light is a frequently employed technique for position measurement. There is a nonlinear relationship between photodiode outputs and bead position but for small displacements linear approximation holds well. Traditionally, the nonlinearity is compensated by normalizing the photodiode's position signal with the intensity signal and then using a polynomial fit in the range where voltage to position mapping is one to one. In this article, this range is extended by using the intensity signal as an independent input along with the two position signals. A map from the input signals to the actual position values is obtained. This mapping is one-to-one for a larger range that results in an increased detection range. An artificial neural network that facilitates implementation is employed for this purpose. This scheme is implemented on a Field Programmable Gate Array based data acquisition and control hardware with closed loop bandwidth of 50 kHz. Detection of the order of 350 nm from the center of detection laser is demonstrated for a 500 nm diameter bead compared to 180 nm achieved by a polynomial fit.     

车联网环境下车辆最优车速闭环快速模型预测控制

为解决智能交通系统中多辆车的最优车速预测问题,提高车辆燃油经济性及控制算法的执行效率,提出一种基于交通信号灯正时（SPAT）的方法来计算目标车速范围,避免车辆红灯停车;提出基于最优巡航车速和最优加速度跟随的模型预测控制建模方法;提出考虑效率反馈的闭环车速预测控制方法并采用快速模型预测求解最优目标车速。基于云计算的软件在环仿真结果表明,提出的控制方法可以避免车辆红灯怠速以及发生碰撞;相比于基准方法1和基准方法2,平均燃油经济性分别提高6.44%和37.1%;相比于基准方法1,系统平均驱动效率提高7.13%;快速模型预测程序执行效率为模型预测的13倍,且每一步长的实际计算时间小于计算步长,可以实现实时控制。     

高灵敏度获取SPR生物传感器的信息

获得高灵敏度的生物信息是SPR生物传感器扩展其应用的重要保证。它涉及生物传感芯片、光路、信号采集以及信号处理,其中生物传感芯片、信号获取和数据处理是实现高灵敏度获取的3个主要因素。本文通过对空间相位调制微阵列检测系统和微阵列光强检测系统的分析,得到了信号获取系统可以达到的灵敏度;同时,还分析了信号获取系统的传感单元对灵敏度的影响,提出了合理选择和设计信号获取系统的措施。研究结果表明,相位检测的灵敏度和分辨率要明显高于光强检测,光强检测的灵敏度能达到10^-4RIU,相位检测的灵敏度可达到10^-6RIU。