AT89S51双波长的差动技术新生儿黄疸光电测量系统的设计+电路图(4)_毕业论文

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AT89S51双波长的差动技术新生儿黄疸光电测量系统的设计+电路图(4)

图中 和 分别表示两光路经过光电转换后的电压放大电路的放大倍数, 、 、 与 、 、 则是分别表示两光路光电转换灵敏度、I-V转换电阻值以及照射到光电探测器的光功率,因为光强是单位面积的光功率,在这里可以用光功率这一物理量来替换光强。

因此根据图2。4所示的物理量转换流程,可以将公式(2。10)改写如下:

                            y=                                    (2。11)

式中, 表被测胆红素浓度, 为两束光路所转化为电压值的差值。根据图2。4可以得到如下关系:

由以上两式可知,被测胆红素的浓度与光电转化器的光敏度、I-V转换电路的跨阻,以及放大电路的增益有关。

同时上述这些参数也会给胆红素的检测带来误差。例如电阻的制造误差使两个I-V转换电路的跨阻并不能完全相等,因此会带来电阻不匹配误差,这一点会在后面的电路设计中做详细的分析。但是差动技术一定程度上可以减小一部分误差,虽然使用同一个光源,但其每次发出光的光谱也不可能完全一致,光强等参数都会有变化,差动技术则能有效消除光源漂移对两路测量的影响,因为两路的光源是同一个,当它漂移时两路光会同步变化, 和 的漂移误差通过差动直接消除掉。 文献综述           

2。2。2 测量新生儿黄疸的回归方程的建立

(1)待定标公式

胆红素浓度数学模型最终确立是要通过定标来实现的,经皮黄疸检测的定标是一个复杂的过程,其涉及到人体医学,受到很多生理因素以及物理因素的影响。这个定标结果是由实验测定,绘制出定标曲线,并且对其进行拟合获取系数,从而确定新生儿经皮胆红素值的计算公式。根据原理的推导,在实际定标过程中,探究的是经皮测得的胆红素浓度 和光电转换后的两路电压差值 之间的关系,下式是待定标的公式, 为待测胆红素浓度, 和 分别为绿光和蓝光经放大电路输出的电压值:

要将其定标为 的形式。

(2)定标方法

经皮测量黄疸的定标方法可分为两类,色板定标和有创抽血的方法。这两种方法测量的对象有所不同,分别是标准比色板和患病新生儿。

首先讨论色板定标法。使用的材料是校正经皮黄疸检测仪专用的标准色板,它的结构包括顶盖、底盖、白色底板和色块等几个主要部分,色块放在顶盖的内部,色下方垫一白色底板,最后放上底盖,顶底之间用螺栓联接。色块包含0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、25、30、35和40号一共十五种标准色块,分别对应的经皮胆红素值为0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、25、30、35和40。该方法仅仅是根据患有黄疸时人体皮肤的变黄程度来决定其经皮胆红素值的,因此相对于有创抽血定标的方法而言,其精度并不高。

黄疸定标最原始可靠的方法是直接从检测对象即新生儿获得相应的实验数据。由于待定标的公式形式为 ,即线性关系,因此可以根据两组数据求得该线性关系中的 和 。具体操作时,以该课题设计的光纤与光电转换系统测得的电压差值 为横坐标,无创抽血得到的胆红素浓度 作为纵坐标得到该系统定标曲线中的两个点,即对新生儿进行两次抽血测量,第一次得到一组数据 ,第二次测量得到数据 ,所以可得出以下关系:

将(2。15)式和(2。16)式代入(2。11)式得到最终定标公式为:

有了定标公式后就可以根据每次测量得到的 代入公式(2。17)进行计算,使该系统对胆红素浓度进行测量。 (责任编辑:qin)