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本文旨在于设计一个光学测量系统，该系统采用非侵入的方式采集人体血氧浓度信号，并给出用于评估心理压力指数(Psychological Stress Index, PSI)的方法，将心理受压程度量化表示并且能够分析出心率(Heart Rate, HR)及心率变异程度(Heart Rate Variability, HRV)的分析方法。从血氧浓度信号中萃取出的血氧浓度振幅(Plethysmograph Amplitude, PPGA)和心跳间隔(Heart Beat Interval, HBI)，计算心理压力指数，为心理健康的量测建立一套新的方法。此系统取代电极贴片的方法，对于使用者可提供长期照护，任何年龄层的使用者皆可马上操作，正确量测。该系统包含硬件和软件，硬件系统是基于光体积变化描记法(Photoplethysmography, PPG)，采用非嵌入的方式从手指采集人体血样浓度信号。软件系统用于滤波和分析血样浓度信号，通过对血样浓度信号的分析可以计算出人体心跳、心率变异度以及心理压力指标。藉由此方法，从血氧浓度信号中提取出PPGA和HBI，以获得压力指数，然后从0量化到100。因此，可以从血氧浓度信号中同时提取出心率变异度和压力指标。在信号测量过程中，由于病人的手指运动给测量信号带来干扰，分析中采用经验模态分解方法（EMD）滤除信号中的高频和低频噪声。通过三个实验验证及分析系统的实用性及正确性。（1）测量一位自愿的大学生的血样浓度信号，总共测量10次，每次10分钟，测量过程加入外界干扰，比较了使用经验模态分解法后是否能抑制噪声，以此证实经验模态分解法具有改善效果的作用，能够滤除信号中的噪声。（2）第二个实验中，选用了10位自愿的大学生，利用冰袋刺激受测者的头部，降低其心跳及副交感变化，以本系统量测刺激前后心跳、心率变异程度是否达到预期目标，以此证实系统的确具有可行性及正确性。（3）第三个实验是用来测量和分析心理压力指标，本实验选用另外10位大学生，测量他们在英文演讲过程中的血样浓度信号来验证心理压力指标的正确性。第一个实验结果表明，该系统的测量结果和商用仪器测量结果一致(p>0.05)，但是当测量过程中加入干扰时，使用EMD方法滤波后的结果会更好。第二个实验使用快速傅里叶变换（FFT）分析，该实验分别测量刺激前和刺激后两个阶段的血氧浓度信号，实验结果表明，两个阶段的心跳数值和商用仪器测量结果一致(p>0.05)，从刺激前到刺激后，心跳由快（70.86±6.72）到慢（68.38±6.68）变化（p <0.05）。对于心率变异度，LF从0.33±0.03显着地减少到0.31±0.03，而HF从0.41±0.07增加到0.43±0.07，该结果说明冰袋刺激受测者的头部使得副交感神经系统活跃而降低了交感神经系统的活动。因此，加入冰袋刺激前后，LF/HF的值有明显的变化，从(0.85±0.17)降到(0.74±0.17)。第三个实验分为三个阶段：报告准备阶段，报告及讨论阶段，放松阶段。这三个阶段测量的PSI的值分别是48.9±16.2,59.4±8.1和21.3±8.2。结果非常成功，在这三个阶段PSI值的变化是从低变高，再回到低。从上面三个实验的结果可以确认分析，本系统可以准确测量和分析血样浓度信号，并以此计算出心跳以及分析心率变异度，同时可以分析人体的PSI。本研究成果对于评估人体的心理压力指标并对其进行量化具有很大的作用。