血红蛋白检测是医院血常规检查项目,在疾病诊断上具有重要的参考意义。血红蛋白无创检测在改变检测方式的同时,推进了血红蛋白检测的高效与便捷,为检测设备的便携化、小型化创造了条件。动态光谱法是在光电容积脉搏波描记法的基础上提出的检测方法,可提取出脉动动脉血的吸光度信息,并有效地抑制被测者的个体差异和测量条件对血液成分检测的影响。本文对基于动态光谱法的血红蛋白无创检测技术进行研究。通过对检测系统各个模块的设计研究,从而实现检测仪器的小型化和高精度化。本课题主要完成以下工作:1.提出多通道采集方法:鉴于现有分光方法技术繁杂、设备体积大等弊端,特提出八通道光电脉搏波信号采集方法。基于短时间内人体血液成分基本保持稳定不变的事实,同步采集两只手八个手指的光电脉搏波信号。并通过实验验证同一人的不同指端所测得的光电脉搏波信号之间有很高的相关性。2.硬件电路的设计:八通道分别选用不同中心波长的LD激光器,作为血红蛋白无创检测的光源,每一通道各有独立的信号放大电路、高通滤波电路、低通滤波电路、电压抬升电路、控制电路和A/D转换电路等。硬件电路设计主要依据动态光谱法,同时获取光电脉搏波的直流和交流分量。首先从运算放大电路获得直流分量,之后利用高通、低通滤波器获得信号的交流分量,通过对相关电路的设计去除背景噪声和干扰因素,提高了光电脉搏波的信噪比。控制电路和A/D转换电路是基于STM32设计的,利用一块芯片实现电路控制和模数转换的功能,使得设备简单高效。上位机与下位机通信采用CAN总线通信,提高了传输速率,保证了设备的实时性。3.系统软件设计:软件设计主要是对光电脉搏波信号的A/D转换、CAN总线的通信、电路控制、数字信号滤波和动态光谱频域提取等程序的研究。下位机采用STM32作为核心处理器,通过调用STM32自带库函数进行软件编程来实现A/D转换、电路控制及CAN总线通信等功能。上位机利用Labview实现脉搏波信号采集、动态光谱提取与显示等功能。4.建模方法探究:在天津医科大学代谢病医院进行临床试验,采集患者动态光谱数据及验血报告。利用BP神经网络建立动态光谱数据与血红蛋白浓度之间的校正模型,并对预测集样本进行预测。实验结果表明通过八通道同步采集光电脉搏波信号所提取出的动态光谱,利用BP神经网络建模能够对人体血红蛋白的浓度进行预测。