基于某近红外连续波的无创组织体血氧检测系统.doc

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1、word血氧检测摘 要众所周知，人体各项生命活动离不开氧的参与。人体吸入的氧绝大多数随血液循环被输送到全身各处的组织细胞。只要对血液中的氧含量做到准确的检测,就可以了解身体各个组织器官是否缺氧，临床上一般通过测量血氧饱和度来判断人体血液中的含氧量。血氧饱和度是指血液中血红蛋白实际结合的氧气氧含量占血液中血红蛋白所能结合氧气的最大量氧容量的百分比。人体血氧饱和度值作为一个非常重要的生理指标,己经被用到了实时监护、临床医学等各个方面。由于近红外光谱技术具有无创伤、灵敏度高、响应速度快等特点，在医学诊断和治疗领域有着广泛的应用。近红外光谱技术具有无创伤、灵敏度高、响应速度快等特点，因此，在医学诊断和

2、治疗领域有着广泛的应用。本文首先分析了血氧检测的研究背景与意义，用近红外连续波作为组织检测系统的设计方案，并应用时间分辨方法估算组织体的差分路径因子，并根据修正的朗伯-比尔定律计算出组织血氧饱和度方案和由光子漫射方程理论推导出的基于空间分辨组织血氧饱和度的测量方案。关键词朗伯-比尔定律 血氧饱和度值 红外连续波 无创检测23 / 25一 绪论11.1 人体血氧检测的背景和意义11.2 人体组织的血氧检测的开展21.3 近红外无创组织体血氧检测测量方法的研究31.3.1 连续波的血氧测量技术31.3.2 基于时间分辨血氧测量技术41.3.3 基于频率分辨的血氧测量技术5二 近红外连续波无创血氧检

3、测52.1 连续波无创血氧检测系统的理论根底52.2 基于差分路径的连续波测量方法72.3 基于差分路径系数的连续波无创血氧测量方法7三 检测系统的研究83.1 系统总体设计方案83.2 硬件系统的设备选择和搭建93.2.1 光源系统的选择93.2.2 光电探测器的选择103.2.3单光子计数器的选择113.2.4 光路转换系统的选择123.3.1 AD 采集模块143.3.2 时序控制程序143.3.2 LCD 显示程序控制程序14四 总结16致谢17参考文献18附 录19一 绪论人体血氧检测的背景和意义氧是生命活动的根底。正常情况下,进入血液中的氧大约有溶解在血浆中,这一局部被称作,它代表

4、动脉血浆中的氧分压。其余约的氧如此与血浆中的血红蛋白分子结合,形成氧合血红蛋白,没有与氧结合的血红蛋白分子被称为复原血红蛋白。以形式存在的氧被称作,代表动脉血液中血红蛋白的氧饱和度。图为和在血浆中所占百分比。血液中的氧以这两种方式运载到全身各处组织毛细血管。在毛细血管中,氧合血红蛋白释放氧,以维持组织细胞的新代谢,从而变为复原血红蛋白。最后血液经静脉系统回流到心脏,开始下一轮的循环。着社会的进步和人民生活水平的提高,全社会对于疾病的早期检查发现越来越重视,开发方便准确稳定的生理指标检测仪器成为一件非常迫切的事情,这对于实现全民普适化医疗保障的目标也具有重要的推动作用。人体各项生命活动离不开氧的

5、参与。人体充分吸入氧,使足够的氧溶入动脉血液中,对维持生命是至关重要的。医学上认为,人体组织缺氧是导致许多疾病的根源,严重的甚至直接危与生命。人体吸入的氧绝大多数随血液循环被输送到全身各处的组织细胞。只要对血液中的氧含量做到准确的检测,就可以了解身体各个组织器官是否缺氧,受检者是否存在呼吸障碍等疾病。临床上一般通过测量血氧饱和度来判断人体血液中的含氧量。血氧饱和度是指血液中血红蛋白实际结合的氧气氧含量占血液中血红蛋白所能结合氧气的最大量氧容量的百分比。人体血氧饱和度值作为一个非常重要的生理指标,己经被用到了实时监护、临床医学等各个方面。基于近红外光谱技术的无创人体血氧检测系统不会让受检者产生创

6、伤,同时具有较高的准确性,非常适用于实时连续检测,在实际生活中得到了广泛的推广与应用。 动脉血的血氧饱和度是反映血液循环系统以与呼吸循环系统的重要参数。与时检测动脉中氧含量是否充足,是判断人体呼吸系统、循环系统是否出现障碍或者周围环境是否缺氧的重要指标。实验证明,通过对血氧饱和度的测量分析,可有助于预防、判别疾病,并对评价治疗效果也有一定的指导意义。实时检测人体组织中氧的代谢与运输过程对生命科学研究有着重大的意义。由于脉搏血氧检测系统能够快速准确地无创测定动脉血液中的氧饱和度与脉率,而且价格日趋廉价,因此正被广泛使用在肺科、手术室、急救室、危重病人监护病房等多种科室与救护车和救护直升机等场合。

7、相对于其他一些检测方法，近红外组织检测技术可检测人体局部组织的光学参数并由此诊断组织的健康状况或病变情况，并已成为人体无创测量新的开展方向。1.2 人体组织的血氧检测的开展目前开展较为成熟的技术有：血气分析法、极谱电极测量法，核磁共振法，磷光光谱法等等。这几种方法各有特点，但还不能完全满足科学研究与临床诊断对实时、无创性、便携性与低本钱的要求，这使它们的应用受到很大的限制。血氧饱和度检测一般分为：有创测量方法和无创测量方法。常规的方法是血气分析的方法。它是一种有创的血氧测量方法，临床上主要取动脉血测量其中的氧分压来计算血氧饱和度，其能准确地反映机体的呼吸和人体的血氧饱和度，并已成为危重病人监测

8、的重要方法之一。但其缺点也很明显，由于血氧饱和度的有创检测方法不仅费时、易对患者造成痛苦甚至感染，而且不能提供连续、实时的血氧饱和度数据，在病人处于危险状况时，不易使病人得到与时有效地抢救。因此采用无创性的快速准确的检测方法来监测血氧饱和度，便具有广泛而实际的意义。脉搏氧饱和度SpO2检测是一种近红外无创检测方法。它是利用人体脉的搏动能够引起测试部位血液流量的变化，从而导致光吸收量的变化的原理来进展血氧检测的。脉搏氧饱和度检测的是指端动脉血的氧饱和度，其主要反映的是静脉血管和毛细血管中的血氧饱和度，因此，脉搏氧饱和度检测不能准确的反响局部组织的氧合情况。虽然这种测试方法简单易行，而且解决了无创

9、和实时检测的问题，但测量原理依赖于指端动脉的波动，因此测量的只是末端动脉血管的血氧饱和度与组织氧有着根本区别，特别是在低血压等情况下，无法准确测量。而且其应用的Beer-Lambert定律只适用于均匀介质的吸收，如果待测介质含有浑浊质点时，将产生强散射效应。人体组织结构是复杂的，手指尖不仅含有动静脉血，还有皮肤、指甲等其它参量，同样也会导致测量的不准确。因此，脉搏氧饱和度检测的方法并不令人满意。1.3 近红外无创组织体血氧检测测量方法的研究近红外无创血氧检测测量方法的种类很多，分类方式也多种多样。我们一般根据系统所采用的光源的种类进展划分。目前，近红外光谱的测量方法主要分为三类：基于连续波的测

10、量方法、基于时间分辨的测量方法和基于频域分辨的测量方法。1.3.1 连续波的血氧测量技术 通常所说的连续波系统，包括早期的近红外光谱仪等。连续波测量法具有测量系统简单、数据获取时间相对较短等优点，但是其在单一光源和探测器的距离下无法区分吸收系数和散射系数所造成的影响，所以绝大多数的连续波血氧检测系统都应用多波长多距离的方法来消除由组织的散射衰减和差分路径系数DPF带来的误差。普遍采用高强度的近红外连续波光源例如：半导体激光器 LD 或发光二极管 LED，仅仅通过测量经过人体组织透射或散射后的光强化来计算人体组织光学参数。探测器一般采用光电倍增管 PMT、光电二极管或雪崩二极管 APD等。连续波

11、的血氧测量方法需要对光源强的绝对值进展测量，但在实际测量过程中，是很难校正实际入射到组织体的光强，且经过组织体吸收和散射作用后的光很微弱，所以，国外研制的很多基于连续波的血氧测量系统采用了多光源和多探测器的方式。系统探测器一般选用光电倍增管，由于其增益较大且灵敏度较高，能够提高系统的准确性和测量精度。其原理示意图如图 2-1 所示。图2-1 近红外连续波的血氧测量方法1.3.2 基于时间分辨血氧测量技术 近红外时间分辨研究理论和实验明确，从组织体出射的时间扩展曲线(Temporal Profile)，具有几甚至十几GHz的带宽，因此一般认为时间域的测量可以比频域方法提供更多的信息，但相应地要求

12、时间分辨的测量系统必须要具备相当小的时间分辨率。随着科学理论和科学技术的不断开展，时间相关单光子计数方法Time-correlated Single-photon Counting，简称TCSPC被应用到了对微弱光信号进展高时间分辨率的测量。时间相关单光子计数的测量方法具有信噪比高、灵敏度最高、线性度好、时间分辨率高的优点。目前，时间相关单光子计数方法系统价格越来越降低、设备体积也越来越小型化，其在临床近红外无创在体检测技术中的应用前景越来越广阔。图2-2 近红外基于时间分辨血氧测量方法采用基于时间相关单光子计数的血氧测量系统一般都采用透射测量方法。脉冲光入射人体组织，并用时间相关单光子计数器

13、对出射光进展探测，由时间相关单光子计数系统测得时间扩展曲线。在测量人体组织的血氧饱和度时，忽略组织中散射系数的变化，并假设组织中的血液的血红蛋白主要以氧合血红蛋白HbO2和复原血红蛋白Hb形式存在，而肌肉组织中的其他发色团对吸收系数的变化贡献很小，对于半无限平面来说组织对光的散射的变化是很小的。因此，可以在计算时把这一局部看作是恒定不变的。由于吸光系数随波长改变的特性，利用多个波长的光源测量多波长下的吸收系数的值，从而获得组织的光学参数。以 Beer-Lambert 定律为根底，计算出氧合血红蛋白和复原血红蛋白的浓度以与组织体瞬时的血氧饱和度的值。1.3.3 基于频率分辨的血氧测量技术在光电检

14、测系统中，常用的特征参数有非相干光的光通量的幅度、频率、相位和脉冲时间，众多的可调制参量增加了光载波信号的处理灵活性和多样性。在频域扩散光测量系统中，要对光源一般是激光管或者发光二极管进展射频强度的调制，使得振幅被几十到几百兆赫兹正弦波调制的光连续地照射到组织体上。可见出射光将保持同样的调制频率不变，但其幅度却由于组织体的吸收和散射而衰减，而且由于不同的光子从光源到探测器间经历的路径不同，光强波的相位会延迟。因此，组织的吸收和散射系数等光学参数信息可以通过测量出射光相对于入射光的直流偏置强度的衰减、交流幅度的衰减和相位延迟所得到。图2-3 近红外基于频率分辨血氧测量方法由于此类系统中高频信号相

15、位和调制深度的测量都比拟困难，并需要提高对弱信号的探测灵敏度，因此，频域外差法和零差法等技术被广泛地应用于频域系统当中。频域系统的最主要的优点是其较短的数据读取时间和连续波测量系统的数据读取时间大致一样。然而，由于组织体的光学系数的变化所能够引起的相位角变化是很小的，用相位作可测量量需要仪器的测量精度一般会较高。二 近红外连续波无创血氧检测2.1 连续波无创血氧检测系统的理论根底近红外无创血氧检测系统就是以光与生物组织的相互作用的组织光学为理论根底，以光电子学的先进技术为前提的，最终满足临床的诊断需求。 当光照射入生物组织体时，光与生物组织体之间会产生相互作用。近红外无创血氧检测方法就是利用光

16、与生物组织体之间的相互作用为理论根底的。前面已经提到了生物组织体对光的传播存在吸收作用和散射作用。 在生物组织中，光的吸收可用吸收系数来表示，它代表在组织体单位程长上一个光子被吸收的概率。吸收系数代表在组织体单位程长上一个光子被吸收的概率。吸收系数越大，代表组织体对该波长的吸收也越大。吸收系数随波长的变化而明显变化，它受人体血容量、组织中氧化状态以与其他色素的含量的影响很大。生物组织体对光有吸收作用的主要是组织体的发色团。近红外 600900nm波长的“光谱窗围，发色团中吸收最强的物质是复原血红蛋白和氧合血红蛋白，除此以外还有肌红蛋白、细胞色素等，而血红蛋白即氧合血红蛋白和复原氧血红蛋白浓度之

17、和是组织中氧的主要载体，即组织中的氧根本上是以组织毛细血管中的氧合血红蛋白形式存在的。随着人体有氧代谢状况的变化，氧合血红蛋白在血红蛋白中含量的百分比即血氧饱和度Oxygen saturation，S02 也会随之相应改变。研究明确，在近红外 600900nm波长的“光谱窗围，水和细胞色素对光的吸收与血红蛋白的吸收相比可忽略不计，而其他一些发色团。因此，可以认为人体组织中只存在氧合血红蛋白和复原氧血红蛋白两种吸收体。而且氧合血红蛋白和复原血红蛋白对光的吸收又依赖于波长，它们有各自不同的吸收谱线，所以我们可以从多个波长吸收谱来确定每一种成分的绝对含量或相对含量，最终实现对组织血氧饱和度的无创检测

18、。图2-1生物组织中在近红外光谱围Hb02和Hb的吸光系数2.2 基于差分路径的连续波测量方法在实际情况中，大多数生物组织中同时存在吸收和强散射，这些介质被称为混沌介质turbid medium。在假设粒子同时具有均一的吸收和散射效应时，总衰减系数可由下式表示： t= a +s (2-1) 即总衰减系数为吸收系数和散射系数之和，它表征光在组织中衰减的概率指数。1/t称为平均自由程，它表示光子在吸收和散射发生之前所走过的一段距离。由于组织体是强散射的介质，所以从组织体出射的光可以被分为三类，弹道光、蛇形光和漫射光。主要介绍第三类光，它是经屡次散射才从组织体出射的光，被称为扩散或漫散光Diffus

19、e Light。由于生物组织体是高散射体，扩散光的光子占从组织体出传输的路径长度，也极大地增加光子被吸收的可能性，因此原 Beer-Lambert 定理对人体组织不再适用了。为了表现散射的影响，应该对原 Beer-Lambert 定理进展如下修正：OD = Ln I0/I = *CL*DPF+G (2-2) 上式称为修正的朗伯比尔定理Modified Beer-Lambert Law，简称 MBLL，其中，零 表示入射到组织外表的平均光强； 壹表示探测器在组织外表探测到的平均光强；G 是与几何位置和 s相关的强散射衰减，它与a 无关；DPF 是差分路径系数Differential Pathle

20、ngth Factor；由修正Beer-Lambert 定理可知，组织体对入射光的吸收与发色团的浓度成线性关系，其斜率为光子在组织体的平均飞行路径和发色体在入射光波长下的消光系数的乘积。现在，组织体的血氧浓度测量的最大障碍是光子平均飞行路径或差分路径系数确实定。2.3 基于差分路径系数的连续波无创血氧测量方法在近红外这一波段，人体组织的主要吸收物质有HbO2、Hb和H2O 。而且在波长 600900nm的区域， HbO2和Hb的吸收系数远远大于H2O 的吸收系数，因此可以认为人体组织中只存在 HbO2和Hb 两种吸收体。 图2-2生双光源消除散射衰减的实验原理图通过朗伯比尔定理计算HbO2和H

21、b的绝对浓度，通过血氧饱和度的计算公式，求出组织的血氧饱和度： 2-3三 检测系统的研究3.1 系统总体设计方案近红外无创血氧检测系统具有对人体无创伤，测量结果准确且体积轻小等特点。因此，系统硬件的选择与设计应特别注意解决以下几个关键方面：1 对组织的无创检测：要选择对人体无伤害的光电设备。本系统中主要指的对光源的合理选择，一定要确保入射到人体组织的光强不会对组织造成伤害。2 系统工作稳定性好：尽量解决诸多因素的影响，如选择光源、光转换电路和探测器有较高的稳定性。3 系统采样速度快：主要是选择数据采样频率较高的探测器，这有助于提高系统的测量精度与结果的准确度。 4 信号处理能力强：对从探测器采

22、集到的光强信号，进展初步的滤波处理。，系统软件应该具有较强数据处理和系统控制能力。5 系统控制灵活和界面美观、友好：方便灵活地设置通讯参数、设置界面颜色、界面友好且方便操作等等。能够同时观察多个分机的信号变化趋势，也可得到某一曲线图和数据列表。 图3-1系统硬件结构框图另外，本系统要实现对人体组织的无创血氧检测，除了测量准确之外，应尽可能做到小型化，因此，在选择硬件设备时也应考虑这些因素。本系统的硬件结构框图如图 3-1 所示。3.2 硬件系统的设备选择和搭建3.2.1 光源系统的选择ANSI 方案中危害依据输出光线的功率或用于系统本身的激光发射的能量可分为四类。假如激光器是整个系统的一个局部

23、且系统所发射的光线不是由激光器直接射出而是经调节后的光线，如此按照调节后的光线分类。分类方案根本上是用于说明激光或激光系统对操作人员的损伤，分类的级别越高危害性越大。 在近红外区域，激光器的波长的选择也是一个很重要的问题。在近红外“光谱窗区域，水对光的吸收很小，但在波长大于 900 nm的区域，水对光的吸收随波长的增加迅速增大，其峰值为 980nm下的 0.05mm-1。在近红外的其他区域和红外区，水成为生物组织体中占主导地位的吸光物质，因此其它发色团对光的吸收信息实际上是淹没在了水的吸收谱的。作为生物医学光学检测，为了更好地获得其它生色团对光的吸收信息，一方面采用的入射光波长应该尽量避开水的

24、吸收峰，另一方面，要采取灵敏的检测技术和方法从水吸收的背景提取出所需要的发色团的吸收信息。表3-1激光器的主要技术参数表3.2.2 光电探测器的选择近红外无创血氧检测系统的探测器局部主要功能是对从组织体中的出射微弱光强进展测量。可选用作光电探测器的元件有很多，譬如：PIN光电二极管、硅光电二极管、雪崩光电二极管APD、电荷耦合器件CCD以与光电倍增管PMT等等。探测器局部优劣直接影响到系统的测量精度、响应速度以与整个系统分辨率等因素，其性能的好坏将决定整个测量系统性能的上下好坏。所以合理地选择器件参数、适当施加偏置、了解器件的导通特性以与线性围对于能否选择好的器件，设计出高性能的探测系统至关重

25、要。在 300nm 到 900nm的光谱响应区域，光电倍增管 H7155-21 有很好的时间响应通常比半导体光电器件快很多、较高的量子效率、大围的线性度。当负载阻抗为 时，光电倍增管 H7155-21的快速上升时间可达1ns。光电倍增管 H7155-21的暗电流要小很多。 下表是系统使用的光电倍增管的主要技术参数：表3-2激光电倍增管的技术参数表光子计数技术就是检测弱光信号的一种新技术。这一技术是通过分辨单个光子在检测器通常是光电倍增管中激发出来的光电子脉冲，把光信号从热噪声中以数字化的方式提取出来。弱光信号是时间上比拟分散的光子流，因而由检测器输出的将是自然离散化的电信号。针对这一特点，采用

26、脉冲放大，脉冲甄别和数字计数等技术，可以大大提高弱光探测的灵敏度，这是其他探测方法所无法比拟的。单光子计数器模块 C8855如图 3-3 所示主要部件包括宽带信号放大器Broad Band Signal Amplifier、脉冲高度甄别器Impulse Altitude Discriminator和光子脉冲计数器三个局部。图3-2 单光子计数器模块 C8855的部结构图3.2.4 光路转换系统的选择在系统原理中已经提到了，假设血液中仅仅存在 HbO2和Hb两种对光产生衰减的物质，故为了求解组织氧饱和度计算公式，必须测量两个波长的光强值其中一个作为参考量。两次测量的背景散射引起的衰减 G，G 是

27、与几何位置和s相关的强散射衰减，它与a无关。要消除公式中G，为此我们可以通过增加检测器或者光源的数目来实现。例如：当光源与两个探测器的距离足够大大于20mm，使得两个探测间的距离相对于光源与探测器的间距很小3mm 左右，我们可以认为散射衰减 G 是近似相等的。最终经过对几种方法的比拟和综合考虑，我们选择使用机械式的光开关进展光路转换。虽然价格相对于前一种方法稍显昂贵，但在光强的插入损耗、光路的转换时间以与稳定性上都能很好的满足我们的要求.3.3 软件系统的设计这里采用 IAR FOR STM8 编译环境，编写了单片机程序。该程序实现单片机对模拟电路的控制、信号的采集、LCD 显示屏的驱动以与与

28、计算机之间的串口通信。在程序开始的时候，首先对系统时钟进展初始化， STM8 单片机部有高速振荡器，频率可达 16M，在该初始化过程中，首先选择时钟源为部时钟，然后在确定分频系数，由于我们需要高速的数据运算，因此选择是不分频，即使用部的高速时钟 16M。时钟初始化之后，需要对单片机的外设进展初始化，包括 IO初始化，AD 初始化，定时器初始化，串口初始化，LCD 显示屏初始化。图3.3 程序流程图IO 初始化主要是对 2 个按键初始化，把该 IO 口设置为输入模式，并开启外部中断。利用外部中断来检测按键是否按下，这样能够很有效的节省 CPU 的资源。AD 初始化主要是确定 AD 的采用时间，A

29、D 的采用精度，以与所选用的通道口。定时器初始化主要是配置定时器的时基单元、比拟单元。串口初始化时确定串口的通信方式、波特率等参数。LCD 显示屏初始化主要是初始化与 LCD显示屏有关的 IO 口，以与 LCD 显示屏的底层驱动等。实现该模块功能的初始化程序见附录。3.3.1 AD 采集模块在 AD 采集程序中，主要是利用 STM8 强大的定时功能，配置一个根本的周期性定时器，定时周期为 1ms。在该周期， AD 采集设置为连续采集，即 1ms采集一个数据， 10ms 为一个整个的采集周期，建立一个队列，把这 10ms 采集的数据放到这个队列中，然后进展滑动平均滤波，使得采集的数据更准确。 把

30、得到的数据放到一个大小为 320 个字节的数组中，然后对这个数组进展低通滤波。实现该模块功能的初始化程序见附录。3.3.2 时序控制程序时序控制程序主要实现了运用 STM8 单片机产生四路时序控制信号,分别为占空比为 50%、频率为 2KHZ、振幅为 3.3v 的方波信号,占空比为 50%、频率为1 KHZ 的方波控制信号用以控制芯片 CD4053 中 A 通道的选通,用以芯片CD4051端口选通的两路控制信号。其中前两路方波信号使得红光和红外光分别以 25%的占空比、1 KHZ 的频率发光。由于在芯片的输入端有三路信号,因此通过上述单片机产生的后两路方波信号控制芯片 CD4051 选择三路输

31、入信号中的一路信号导通。该局部程序通过设定定时器中断和单片机四个 IO 的上下电平得以实现。模数转换程序实现了运用单片机部的 A/D 对芯片 CD4051 选通信号进展采集。实现该模块功能的初始化程序见附录。3.3.2 LCD 显示程序控制程序LCD 显示程序是利用模拟的 SPI 来实现单片机和 LCD 显示屏的数据互的。SPI(Serial Peripheral Interface-串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使 MCU 与各种外围设备以串行方式进展通信以交换信息。外围设置 FLASHRAM、 网络控制器、 LCD 显示驱动器、 A/D 转换器和 MCU 等。 SPI

32、总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4 条线：串行时钟线SCK、主机输入/从机输出数据线 MISO、主机输出/从机输入数据线 MOSI 和低电平有效的从机选择线 SS(有的 SPI 接口芯片带有中断信号线 INT 或 INT、有的 SPI 接口芯片没有主机输出/从机输入数据线 MOSI)。四 总结由于考研的搁置，不得不将本来两个星期的课程设计时间压缩，时间压缩我学习的东西却没有压缩，单片机对于大四的我们并不陌生，有前期的51单片机的理论根底，以与单片机的动手课程实践，再加上上学期的单片机的课程设计的进一步强化我们的动手能力，比起第一次接触它要容易的多。在将近一

33、个星期的课程设计时间里，我学会了很多东西，从查找相关资料建立项目的流程图，再到确立方案画图总结，这其中每一步都需要认真、严谨，即使整体框架已经设计好了，但是某一处出现了错误都有可能导致整个电路的设计错误，从而不能将原先的设计变成一个事实，虽然我设计的这个项目最后并不是非常完美，但是很大一局部都是通过自己的学习和构思完成的，其中也有和小组成员一块谈论的成果，完成这个毕业设计之后，我深刻的认识到理论与实践的辨证关系，虽然对课本上的根底知识有了初步的掌握，可是却不能随心所欲的使用所学，为我所有，课程设计将理论与实践更贴切了，也让我的逻辑思维得到了提高，使我认识到处理任何事情都必须仔细分析，严格推理。

34、此外，在画电路图时候，我用到了Altium Designer，它是一种国际通用的做电路图的方法，应用非常广泛，是必须掌握的一门课程，本次毕业设计使我对它的应用有了更熟练的掌握和运用，并用Proteus仿真来设计电路。通过这次课程设计，对我的专业的学习都进了一步。也从中了解到自己知识的欠缺，大学的课堂是丰富多彩的，同时也是单一而又深入的，我们不仅要学习专业根底、专业技能，更要学习如何去学习和更高效的学习，只有好学、会学、严于学才能学到真正的知识，我们即将毕业，无论是就业还是考研，我们将面临更多的挑战，肩负更多的压力。这次课程设计无疑也更我们一个警示，只有更好的掌握根底知识才能将所有的知识都能串起

35、来，也只有将所有知识串起来了才会精而广，才能做到真正的经世致用。致谢在此次的课程设计中，我很感谢我的同学们，由于考研的任务在前，动手比其他同学要晚些，但是每当有疑问的时候，他们都能够耐心讲解帮助，尽力为对方解答，耐心解答指导，所以才让我的课程设计显得顺利了一些。参考文献1 王峰，炜，林方等，用近红外光谱技术实现生物组织含氧量的无损检测，清华大学学报，1999，397：1619 2 腾轶超，丁海曙，田丰华等，用近红外光谱检测人体组织氧含量，清华大学学报，2004，446：847851 3 洪燕，蔡映云，志凤，血气分析的临床思维，中国呼吸与危重监护杂志，2006，55：325327 4 谌雅琴，生

36、物组织化学成分无创分光检测根本传感理论的研究：博士学位论文，某某；某某大学，2005 5 苏畅，丁海曙，白净，生物组织光谱技术，国外医学生物医学工程分册，1995，186：316323 6 徐国栋，肌氧含量的近红外无损监测与其在运动实践中的应用：博士学位论文，；华中科技大学，2003 7 Brain.W.Pogue ， Michael.S.Patterson ， Frequeccy-domain optical absorption spectroscopy of finite tissue volumes using diffusion theory，Physics in Medicine

37、and Biology1994，39:11571180 8 Gary Strangman，David A.Boas，Jeffrey P.Sutton，Non-Invasive Neuro imaging Using Near-Infrared Light，BIOL PSYCHIATRY，2002：52：679693 9 丁海曙，王峰，林方，苏畅，在多层结构的生物组织中近红外光子迁移的研究，光谱学与光谱分析，2001，212：155159 10 黄岚，田丰华，丁曙等，用近红外光谱对组织氧测量方法的研究，红外与毫米波学报，2003，225：379383 11 Boas D A，Gaudette T

38、，Strangman G，The accuracy of near-infaredspectroscopy and imaging during focal changes incerebral hemodynamics，Neuroimage，2001，13(1)：7690 附 录附录一：程序：一、初始化程序：CLK_HSIPrescalerConfig(CLK_PRESCALER_HSIDIV1); / 开启部高速时钟 16M GPIO_Init(GPIOA , GPIO_PIN_3, GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST);GPIO_Init(GPIOD , GPIO_PI

39、N_4, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_SLOW);GPIO_WriteLow(GPIOA , GPIO_PIN_3);Key_Exti_Init();ADC_INIT();LCD_Init();TIM2_INIT();Uart1_Init();Lcd_Clear(PURPLE);LCD_MainInit();enable_interrupt();二、AD 采集模块程序AD_yuanshii=(u8)(120-ADC1_GetBufferValue(0x02)/10);AD_sum+=AD_yuanshii;i+;if(i=20) i=0;AD_array_oldj= AD_arr

40、ayj;AD_arrayj=AD_sum/20;AD_sum=0;j+;if(j=320) j=0;max=0;min=65535;for(k=0;kmax) max=AD_arrayk;if(AD_arraykmin) min=AD_arrayk; AD_K=102.0/(max-min);for(k=0;k320;k+)AD_arrayk=(AD_arrayk-min)*AD_K;for(k=2;k318;k+)AD_arrayk=(AD_arrayk-2+AD_arrayk-1+AD_arrayk+AD_arrayk+1+AD_arrayk+2)/5;AD_Flag=1; 附录二：其他硬件电路1. STM8 最小系统：3.USB 转串口电路