一种抗干扰穿戴式血氧饱和度监测仪的研制

　　血氧饱和度表征了人体血液的含氧量，能有效的反应人体循环系统和呼吸系统的生理状态，在病情诊断和健康监护方面发挥着积极的作用[1]。现今，无创血氧检测方法已得到了很好的发展，从传统的透射式检测方法逐渐发展到反射式血氧检测[2]、便携式血氧检测以及集成了无线模块的血氧检测设备[3]。但由于结构、功耗及运动干扰等因素的影响限制了其在动态环境下的应用，使得血氧饱和度检测仍然无法实时准确的获取人体血氧状态。而人体处于自然状态下的生理信号更能准确的反映其生理状态[4]，尤其在一些特殊场合，如术后跟踪观察、社区医疗及家庭保健，都需要在不影响人们日常工作生活的同时，实时的获取血氧饱和度信息[5]; 再如战场环境中的士兵，实时的获取其血氧饱和度状态，能有效及时的判断士兵是否存在因战创伤导致的张力性气胸或窒息的情况的发生，便于尽快的采取营救措施，挽救生命。为实现血氧饱和度的动态实时监控，需要满足以下三点要求: 适合佩戴的物理结构、可较长时间监控的低功耗设计以及较好的运动干扰消除方案。近年来出现了一些关于血氧饱和度无线检测方法的研究，但多数仅着重于无线模块的设计，而没有具体提出在无线便携式监测中运动干扰的消除方法[6-7]。本研究针对这三个要求展开，设计和探讨穿戴式血氧饱和度监测的方法，在微型化、低功耗和抗运动干扰方面取得了很好的效果。

　　1 测量原理

　　穿戴式血氧饱和度监测意在不影响人们正常活动的前提下进行血氧信息的采集。通常的透射式血氧检测方法血氧探头只能放置于手指或耳朵上，对于运动状态的检测来说，探头不易固定且极大影响人的日常生活，无法满足动态血氧监测的要求。而反射式血氧检测方式不受探头安放部位的限制，可以将其嵌入到头带内固定在人体前额，实时获取血氧信息。

　　与透射式检测不同，反射式探头发光管和接收管置于同一侧，通过接收人体组织反射回来的光进行检测，如图1 所示。

　　入射光通过人体组织后，经过多次散射，其中一部分重新返回皮肤表面，从宏观上看表现为反射光形式，其整个光程通过皮肤及皮下组织。有文献表[8]，光源与接收器之间的距离决定了可探测光入射人体组织的深度，因此选择不同的探测距离可获取不同深度组织的血氧信息。设计中选择间距1. 5 cm 放置LED 和接收头，以更好的获取人体血氧饱和度信息[9]。

　　根据光子扩散方程以及朗伯比尔定律，可推导出反射式血氧饱和度的计算公式:

　　2 系统设计