基于脈搏血氧飽和度檢測的去除環(huán)境光噪聲的光電接受電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于脈搏血氧飽和度檢測的光電接收電路，特別設(shè)及一種用于去 除環(huán)境光噪聲的光電接收電路。光敏二極管轉(zhuǎn)換光信號為電流信號，流轉(zhuǎn)壓電路將電流信 號轉(zhuǎn)換成電壓信號，減法運算電路實現(xiàn)環(huán)境光噪聲的去除。
【背景技術(shù)】
[0002] 血氧飽和度表征著人體的健康程度，其能夠反映出人體呼吸系統(tǒng)W及屯、血管的健 康程度，在人類的疾病預(yù)防與診斷中起著重要的作用，因此對血液中的氧飽和度進行測量 是一件很有重要生理意義的研究。血氧飽和度監(jiān)測儀能夠無創(chuàng)、實時地測量出動脈血液中 的氧含量，W便迅速對人體的呼吸狀況和屯、肺功能進行判斷。血氧飽和度監(jiān)測儀被廣泛應(yīng) 用于診斷、篩查、自我管理等方面W及醫(yī)學(xué)臨床研究等領(lǐng)域，隨著科技的發(fā)展，便攜式血氧 飽和度監(jiān)測儀將被開發(fā)和應(yīng)用于家庭醫(yī)療保健和社區(qū)衛(wèi)生保健等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的基于脈搏血 氧飽和度檢測的光電接收電路并不含有去除環(huán)境光噪聲的功能，通常都是利用軟件來實現(xiàn) 環(huán)境光噪聲的去除，但運樣有一個弊端，如果在戶外陽光直射的條件下通過血氧儀對人體 進行測量時，傳統(tǒng)的光電接收電路輸出信號電壓的幅值將會超過AD采集范圍，而本專利提 出的去除環(huán)境光噪聲的光電接收電路能很好的解決該問題。
[0003] 中國實用新型專利"光電檢測電路、血氧探頭及監(jiān)護儀"（公布號：CN202714854U， 公布日：2013年2月6日）設(shè)及一種將光信號轉(zhuǎn)化為電信號的光電轉(zhuǎn)化元件，用于接收產(chǎn)生的 電信號并對其進行放大的差分放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0004] 中國發(fā)明專利"脈搏血氧計測試儀器和方法"（公布號：CNI02670210A，公布日： 2012年9月19日）提供了一種脈搏血氧計測試儀器可被配置為同時感測不同波長的光。
[0005] 中國實用新型專利"一種血氧采集系統(tǒng)"（公布號:CN204351840U，公布日：2015年5 月27日）提出采用光頻轉(zhuǎn)換器件作為傳感器直接對光電容積脈搏波信號直接進行數(shù)字化， 減少了復(fù)雜的模擬電路帶來的噪聲，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了采集模塊的小型化。
[0006] W上發(fā)明專利關(guān)于光電接收電路都不含有去除環(huán)境光噪聲的功能，如果采用此類 功能電路進行脈搏血氧飽和度的測量，當(dāng)其使用在陽光直射的場合時，光電接收電路的輸 出信號電壓的幅值將會超過AD采集范圍，最終導(dǎo)致采集到的脈搏波信號失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種基于脈搏血氧飽和度檢測的去除環(huán)境光噪聲的光電接收電路， 達(dá)到了去除環(huán)境光噪聲，提高光電容積脈搏波信號信噪比的目的。
[000引本發(fā)明的另一目的在于解決了儀器在戶外陽光直射的條件下對人體進行測量時， 光電接收電路輸出信號電壓的幅值將會超過AD采集范圍，導(dǎo)致脈搏波信號失真的問題。
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種去除環(huán)境光噪聲的光電接收電路，其特征在于 包含:光敏二極管，放大器Al組成的流轉(zhuǎn)壓電路，電阻Rl和電容Cl組成的低通濾波電路，單 刀雙擲開關(guān)COMl，開關(guān)C0M2W及放大器A2組成的減法運算電路。
[0010] 運用本發(fā)明，通過光敏二極管，可將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號。
[0011] 運用本發(fā)明，通過放大器Al組成的流轉(zhuǎn)壓電路，可將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。
[0012] 運用本發(fā)明，通過電阻Rl和電容Cl組成的低通濾波電路，可濾除脈搏波信號中一 定頻率范圍W上的高頻噪聲。
[0013] 運用本發(fā)明，通過單刀雙擲開關(guān)COMl，可控制流轉(zhuǎn)壓電路輸出電壓對電容C3進行 充電，和控制電容C3放電進入減法運算電路放大器A2的反相輸入端。
[0014] 運用本發(fā)明，通過開關(guān)COM2,可控制流轉(zhuǎn)壓電路輸出電壓進入減法運算電路放大 器A2的同相輸入端。
[0015] 運用本發(fā)明，通過放大器A2組成的減法運算電路，可完成環(huán)境光噪聲的扣除，確保 電路最終輸出的電壓值為LED發(fā)出光的光強值而不包含環(huán)境光的光強值。
[0016] 采用上述技術(shù)方案，去除了環(huán)境光噪聲，得到了信噪比較高的光電容積脈搏波信 號；W及解決了儀器在戶外陽光直射的條件下對人體進行測量時，光電接收電路輸出信號 電壓的幅值將會超過AD采集范圍，導(dǎo)致脈搏波信號失真的問題。
【附圖說明】
[0017] 圖1為基于脈搏血氧飽和度檢測的去除環(huán)境光噪聲的光電接收電路圖；
[0018] 附圖中，各主要部件標(biāo)號所代表的功能列表如下：
[0019] 運算放大器Al:構(gòu)成電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號的電路；
[0020] C3:儲能電容器；
[0021] 運算放大器A2:構(gòu)成去除環(huán)境光噪聲的減法運算電路；
[0022] 圖2為基于脈搏血氧飽和度檢測的去除環(huán)境光噪聲的另一種光電接收電路圖；
[0023] 附圖中，各主要部件標(biāo)號所代表的功能列表如下：
[0024] 運算放大器Al:構(gòu)成電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號的電路；
[00巧]C3:儲能電容器；
[00%]儀表放大器A2:構(gòu)成去除環(huán)境光噪聲的差分運算電路；
【具體實施方式】
[0027] 下面對本發(fā)明技術(shù)方案去除環(huán)境光噪聲的光電接收電路的工作方式進行詳細(xì)描 述。
[0028] 根據(jù)圖1所示，電路的工作方式為：
[0029] (1)關(guān)閉LED,將單刀雙擲開關(guān)COMl接上NCl端口，COM2與N02端口斷開，此時只有環(huán) 境光照射到光敏二極管上，Vout輸出為環(huán)境光的光強值-即W，將存儲在電容C3里。
[0030] (2)點亮LED,將單刀雙擲開關(guān)COMl接上NOl端口，COM2接上N02端口，此時L抓發(fā)出 的光和環(huán)境光都將照射到光敏二極管上，Vout輸出為LED發(fā)出的光+環(huán)境光的光強值-即 4,+?！??。,，乂〇〇巧俞出端接下來進入到減法運算電路放大器42的同向輸入端，〔3之前存儲的環(huán) 境光光強值進入到減法運算電路放大器A2的反向輸入端，最終確保Uo輸出的電壓為LED發(fā) 出光的光強值-即Iled，不含有環(huán)境光光強值。
[0031] 根據(jù)圖2所示，電路的工作方式為：
[0032] (1)關(guān)閉LED,將單刀雙擲開關(guān)COMl接上NCl端口，COM2與N02端口斷開，此時只有 環(huán)境光照射到光敏二極管上，Vout輸出為環(huán)境光的光強值-即/。"6,6。,，將存儲在電容C3里。
[0033] (2)點亮LED,將單刀雙擲開關(guān)COMl接上NOl端口，COM2接上N02端口，此時L抓發(fā)出 的光和環(huán)境光都將照射到光敏二極管上，Vout輸出為LED發(fā)出的光+環(huán)境光的光強值-即 輸出端接下來進入到差分運算電路儀表放大器A2的同向輸入端，C3之前存儲 的環(huán)境光光強值進入到差分運算電路儀表放大器A2的反向輸入端，最終確保Uo輸出的電壓 為LED發(fā)出光的光強值-即Iled,不含有環(huán)境光光強值。
[0034] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于脈搏血氧飽和度檢測的去除環(huán)境光噪聲的光電接收電路。其特征在于:所 述基于脈搏血氧飽和度檢測的去除環(huán)境光噪聲的光電接收電路，包括光敏二極管、放大器 A1組成的流轉(zhuǎn)壓電路、電阻R1和電容C1組成的低通濾波電路、單刀雙擲開關(guān)C0M1、開關(guān)COM2 以及放大器A2組成的減法運算電路。2. 如權(quán)利要求書1所述的基于脈搏血氧飽和度檢測的去除環(huán)境光噪聲的光電接收電 路，其特征在于，濾除環(huán)境光噪聲，以便得到信噪比較高的光電容積脈搏波信號；當(dāng)儀器在 戶外陽光直射的條件下對人體進行測量時，通過此電路可以避免電路最終輸出信號超過AD 米集范圍，而軟件去除環(huán)境光的方法將不能解決該問題。3. 如權(quán)利要求書1所述的光敏二極管，其特征在于，將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號，其中的 光信號包括LED發(fā)出的光信號和環(huán)境光信號。4. 如權(quán)利要求書1所述的放大器A1組成的流轉(zhuǎn)壓電路，其特征在于，將電流信號轉(zhuǎn)換成 電壓信號。5. 如權(quán)利要求書1所述的電阻R1和電容C1組成的低通濾波電路，其特征在于，濾除脈搏 波信號中一定頻率范圍以上的高頻噪聲。6. 如權(quán)利要求書1所述的單刀雙擲開關(guān)C0M1，其特征在于，控制流轉(zhuǎn)壓電路輸出電壓對 電容C3進行充電;控制電容C3放電進入減法運算電路放大器A2的反相輸入端。7. 如權(quán)利要求書1所述的開關(guān)COM2,其特征在于，控制流轉(zhuǎn)壓電路輸出電壓進入減法運 算電路放大器A2的同相輸入端。8. 如權(quán)利要求書1所述的放大器A2組成的減法運算電路，其特征在于，完成環(huán)境光噪聲 的扣除，確保電路最終輸出的電壓值為LED發(fā)出光的光強值而不包含環(huán)境光的光強值。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于脈搏血氧飽和度檢測的去除環(huán)境光噪聲的光電接收電路。該電路包括電流轉(zhuǎn)電壓電路、減法運算電路和開關(guān)控制部分。通過控制單刀雙擲開關(guān)COM1與NC1端口相連，完成對電容C3的充電。而通過控制單刀雙擲開關(guān)COM1與NO1端口相連，電容C3放電進入減法運算電路放大器A2的反相輸入端；通過控制開關(guān)COM2與NO2端口相連，流轉(zhuǎn)壓電路的輸出電壓進入減法運算電路放大器A2的同相輸入端；以確保電路最終輸出的電壓值不包含環(huán)境光。本發(fā)明實現(xiàn)了環(huán)境光噪聲的有效濾除，以便得到信噪比較高的脈搏波信號；另外當(dāng)儀器在戶外陽光直射的條件下對人體進行測量時，通過此電路可以避免電路最終輸出信號超過AD采集范圍，而軟件去除環(huán)境光的方法將不能解決該問題。
【IPC分類】A61B5/02, A61B5/1455
【公開號】CN105496421
【申請?zhí)枴緾N201610020957
【發(fā)明人】熊慧, 韓帥, 劉近貞
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月11日