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硕 士 学 位 论 文

题目 双波长反射式血红蛋白监测方法的研究
（英文） Research on the Technology of Hemoglobin Monitoring
Methods Based on Dual-wavelength Reflective


研 究 生 学 号: 1508201014
研 究 生 姓 名: 孟凡涛
指导教师姓名、职称: 陈真诚（教授）
申 请 学 位 门 类: 工学硕士
学 科、专 业: 仪器科学与技术
论 文 答 辩 日 期: 2018 年 6 月
摘 要
摘 要
人体血红蛋白浓度是一项重要的身体健康指标，尤其在身体健康状态评估及疾病
预测等医学领域起着关键的作用。临床中主要采用有创检测，这种方法不能实现对血
红蛋白浓度的实时监测，且患者体验效果差。而无创检测可以很好地解决以上的问题。
本研究以丰富和完善无创血红蛋白浓度检测理论研究为目的，依据光电容积脉搏
波技术和修正的朗伯比尔定律等相关理论，采用双波长反射式方法，设计能够实现血
红蛋白浓度的无创、实时监测设备。
本研究设计的硬件部分主要由 STM32F407 最小系统、PPG 信号采集模块、TFT-
LCD 显示模块、电源管理模块以及 SD 卡存储模块组成，其中 PPG 信号采集模块使
用 MAX30100 传感器采集 PPG 信号。系统软件设计包括采用 UCOS-III 实时操作系
统进行应用程序设计、利用 STemWin 进行图形界面设计、软件滤波、PPG 信号特征
参数提取。同时，利用该硬件设备完成 93 组实验样本数据采集，为之后的研究提供
可靠的数据。针对血红蛋白检测模型方面的研究，首先，采用 HHT 自适应滤波算法
对采集的原始 PPG 信号进行滤波处理，然后利用微分法，实现 PPG 特征参数提取，
并使用 RELIEFF 和 PCA 算法，对提取的特征参数进行筛选。最后，将筛选出的特征
参数作为输入，并将 MISSION 血红蛋白分析仪检测的血红蛋白浓度作为目标值，使
用 PLS 构建血红蛋白检测模型。研究中，将 62 组实验样本数据作为训练集，31 组实
验样本数据作为校验集，测得的相关系数为 ，均方差为 0. 44g /dL。为验证无创
血红蛋白监测设备性能，在本研究中，对 16 名志愿者分别使用本研究设计的无创检
测设备和微创 MISSION 血红蛋白分析仪进行血红蛋白检测，得到 16 组对比数据，对
其进行分析，得到相关系数 ，均方差 /dL。
实验结果表明，本研究建立的血红蛋白检测模型和血红蛋白检测设备在一定程度
上能够准确地监测血红蛋白浓度，且具有良好的稳定性；对实现临床无创血红蛋白检
测研究具有重要意义。

关键词： 双波长； 血红蛋白； 无创检测； 反射式