基于MSP430F149和nRF905的无线血氧指夹的设计

2009-12-16 20:20:21来源: 电子元器件应用

0 引言

  血氧饱和度可以反映病人的呼吸功能,并在一定程度上反映动脉血氧的变化,故在临床监护和家庭监护中都具有重要意义。用常规多参数监护仪监护血氧饱和度时,通常用一个血氧指夹夹在手指端或者脚趾端来采集光电脉搏波信号,并通过一条线缆将信号传到监护设备进行处理和计算。由于线缆的影响,病人往往不便翻身,而且线缆容易脱落,造成测量结果错误,严重危害病人的及时抢救。单模块的血氧饱和度测量设备虽然便于携带,但由于其功耗较高,采用电池供电限制了监护的持续时间:一般此类设备只能将监护信息存储在设备内部,而无法把监护信息及时发送出去,耽误病人的抢救时间。为此,本文提出了一种基于射频芯片nRF905和超低功耗单片机MSP430F149的血氧饱和度指夹的设计方法,旨在实现没有线缆,超长时间监护和及时发送监护信息等监护功能。

1 无创血氧饱和度测量原理

  血氧饱和度(SpO2)是血液中被氧结合的氧合血红蛋白(HbO2)的容量占全部可结合的血红蛋白(Hb)容量的百分比,即血液中血氧的浓度,它是呼吸循环的重要生理参数。而功能性氧饱和度(SaO2)为HbO2浓度与HbO2+Hb浓度之比。因此,监护中常用SaO2来估计SpO2的水平。SaO2的理论计算公式如下:

  其测量方法一般以朗博一比尔定理为基础,利用血液中不同成分的吸光率的不同,采用红光和红外光分别照射组织,并通过测量透射光的强度来计算血氧饱和度的值。其公式如下:

  式中,△I\'max为红外光的交流分量的最大值,I\'max为红外光的直流分量的最大值,△Imax为红光交流分量的最大值,Imax为红光直流分量的最大值。本系统采用的是660 nm的红光和940 nm的红外光。

2 系统总体设计

  图1所示是本系统的总体结构框图。本无线血氧指夹以MSP430F149微控制器为主控芯片,用单片机的I/O接口来驱动发光二极管。系统采用迈瑞公司生产的手指端血氧指夹,指夹的输出量为电流信号,可用于反映透射光光强。该电流信号经过电流一电压转换、放大、滤波等信号调理后,可转换为脉搏波信号,最后由MSP430F149内置的12位ADC采样进入单片机进行处理,并通过计算得到血氧饱和度值,将该值打包后由单片机发送到nRF905模块,然后通过天线发送出去。

3 无创血氧指夹的硬件电路

  3.1 信号采集和调理电路

  本系统的信号采集使用迈瑞公司生产的ND78108494手指端血氧指夹,该指夹内部有红光和红外光发光二极管各一个,采用反向对接的方式进行连接;另外有光敏二极管一个,可用以将光强转化为电流强度。

  

[1] [2] [3]

关键字:血氧饱和度  无线  监护  血氧指夹  nRF905  MSP430F149

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2009/1216/article_909.html
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