题目：可穿戴反射式血氧测量技术的研究与实现

随着电子技术、通讯技术的发展，可穿戴生理测量技术的研究逐渐成为热点领域，其对于远程医疗和健康物联网具有基础性的意义。可穿戴脉搏血氧计能够实现日常状态下的脉搏血氧饱和度（SpO2）和心率（HR）的测量，对于心血管系统慢性疾病的诊断和监测具有重要作用。本文研究了可穿戴反射式血氧测量技术，提出了一种基于反射式测量原理的新型可穿戴脉搏血氧测量系统。该系统采用手套的形式在手掌小鱼际处测量脉搏波，在保证传感器可靠固定的前提下提升了佩戴舒适性，满足了长时测量的需求。

本文根据手掌小鱼际处的生理特点，研究了传感器的结构与工作模式，采用了双光电管（PD）和单发光管（LED）的传感器结构。在电路设计上，减少器件数目，围绕降低功耗这一中心，采用脉冲驱动方式降低LED驱动电流，选择低功耗的元器件。在跨阻放大电路部分根据信号特点，分析了系统的稳定性条件。系统的无线通讯方式采用低功耗的蓝牙模块。系统总的功耗仅为10mA左右。

单片机软件系统的核心就是对脉搏波进行分析得出SpO2和HR的算法。本文对比了不同处理方法的效果，进行了无创对比实验。在Matlab中利用不同算法对脉搏波形态进行分析，计算光比例吸收系数R，并将之与Masimo的参考值进行拟合对比，从而确定了最优的处理方法。上位机软件则以图形化方式显示并存储单片机发送的数据。

由于无创脉搏血氧测量中涉及到许多物理和生理因素，因此R值和SpO2之间没有准确的理论模型。为了实现针对不同个体的准确测量，本文利用常压低氧舱开展了人体有创低氧实验。实验中利用250个来自不同个体的血气分析值对手套式脉氧计SpO2的测量函数进行了校正。在随后的评估低氧实验中，对手套式脉氧计的测量误差又进行了评估，结果表明在SpO2的正常范围内，该脉氧计的测量准确度达到了2.34%，符合相关标准对于医用脉氧计的准确度要求（<4%）。同时，该准确度与定标实验中的拟合误差接近，显示了校正后手套式脉氧计对于不同测量对象具有较好的测量重复性。

可穿戴脉搏血氧计在测量中经常会遇到运动干扰的问题。本文对脉搏波的运动干扰剔除技术进行了研究。以三向加速度信号作为运动干扰参考信号，研究了最小二乘法和递归最小二乘法自适应滤波用于实时运动伪迹滤除的性能，对比了自适应滤波的相关参数对于运动干扰处理结果的影响。为了提高处理效果，还研究了运动伪迹的线下处理方法。通过采用对临近无干扰信号段和有干扰信号段的特征向量对比和重构，实现了利用奇异谱分析对受到干扰的脉搏波进行重构和去除运动伪迹。实验结果表明该方法的处理准确度较高。