專利名稱：脈博血氧多波長光學(xué)測(cè)量方法及其脈搏血氧飽和度監(jiān)護(hù)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械。
無創(chuàng)傷、連續(xù)實(shí)時(shí)測(cè)量人體動(dòng)脈血氧飽和度可方便地應(yīng)用于重病危人監(jiān)護(hù)、急救、麻醉等場合，是現(xiàn)代手術(shù)、監(jiān)護(hù)過程的重要手段。例如“一種用于測(cè)量全血中血紅蛋白含量和氧濃度的反射式混合光學(xué)傳感器”(AMiniatureHybridReflectionTypeOpticalSensorforMeasurementofHemoglobinContentandOxygenSaturationofWholeBlood.IEEETRAN.ONBIOMED.ENG.Vol35，NO.3，1987)這種采用微電子集成技術(shù)，利用混合光學(xué)傳感器及其分時(shí)驅(qū)動(dòng)，采樣保持的方法及其相應(yīng)的脈搏血氧計(jì)，其缺點(diǎn)是測(cè)量靈敏度較低，在采用計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)必須采用高轉(zhuǎn)換精度的A/D轉(zhuǎn)換器，成本高，國內(nèi)難以推廣使用。
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種雙波長分相調(diào)制方法的脈搏血氧多波長光學(xué)測(cè)量方法及其脈搏血氧監(jiān)護(hù)儀。
本發(fā)明的方法為采用兩個(gè)不同波長的光束，在人體體淺表動(dòng)脈的同一處測(cè)定兩波長光經(jīng)血液光吸收的變化，并用兩信號(hào)比值直接按實(shí)驗(yàn)所求得的經(jīng)驗(yàn)公式SaO2=A-B(Ⅰλ2、/Ⅰλ1)求血氧飽和度，而為實(shí)施該方法，本發(fā)明所采用的是利用雙波長分相調(diào)制法實(shí)現(xiàn)上述光學(xué)測(cè)量過程，即以方波發(fā)生器20(圖3)產(chǎn)生頻率為1KHz、占空比為1∶2的方波，一路到脈沖式恒流驅(qū)動(dòng)器22，另一路經(jīng)反相器21進(jìn)入脈沖式恒流驅(qū)動(dòng)器23，22和23用于驅(qū)動(dòng)傳感器混合LED光源2。傳感器11上的光電接收器3和預(yù)放電路7將混合信號(hào)傳輸?shù)綔y(cè)量電路輸入端1N(24)，并經(jīng)過兩個(gè)與驅(qū)動(dòng)器同步工作的電子開關(guān)區(qū)分后送入各自放大器27和28中放大，得到的兩個(gè)高頻調(diào)制信號(hào)HO1t HO2分別用于識(shí)別傳感器位置錯(cuò)誤，并再經(jīng)精密解調(diào)放大器29和30分別將調(diào)制信號(hào)上攜帶的低頻有用信號(hào)，即不同波長的容積脈搏信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和放大，還原出實(shí)際的搏搏信號(hào)O1和O2。
根據(jù)上述方法研制的人體動(dòng)脈血氧飽和度監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)原理框圖如圖2所示，它由器傳感器11、測(cè)量放大電路12和單片機(jī)8098CPU(15)構(gòu)成，所述傳感器11如圖1所示，它由上下兩個(gè)半體構(gòu)成的外殼1用軸9固定，上下兩個(gè)半體均可繞其轉(zhuǎn)動(dòng)。貼緊于軸9的彈簧6一端固定于上半體，另一端固定于下半體，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)半體的張開和合攏運(yùn)動(dòng)，外殼1為空心或?qū)嵭?，合攏后的外殼內(nèi)壁呈圓形或多邊形，內(nèi)層貼海綿10。含2個(gè)管芯的LED管2固定在一個(gè)半體上，光電轉(zhuǎn)換器3固定在另一個(gè)半體上，它們的中心相對(duì)，在LED管2和光電轉(zhuǎn)換器3上裝有散光片4，用環(huán)狀橡膠5固定。預(yù)放電路7固定在殼體1內(nèi)，通過引線8與測(cè)量電路聯(lián)接。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)由于采用雙波長分相調(diào)制方法，可降低對(duì)傳感器的要求，因此可直接采用國產(chǎn)光電器件設(shè)計(jì)傳感器，對(duì)元件和材料的要求低，成本低，適于在國內(nèi)推廣使用。


如下附圖1a傳感器傳結(jié)構(gòu)原理圖附圖1b為圖1a的B-B剖視圖附圖2人體動(dòng)脈血氧飽和度監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)原理框圖附圖3雙波長分相調(diào)制法測(cè)量方法原理框圖。
附圖4測(cè)量電路圖結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明進(jìn)一步說明如下監(jiān)護(hù)儀系統(tǒng)原理如圖2所示，傳感器11經(jīng)引線8與測(cè)量放大電路12相連，12中的調(diào)制光源電路13產(chǎn)生頻率1KHz的脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)復(fù)合LED管2。光信號(hào)經(jīng)光電接收器3、預(yù)放電路7送入測(cè)量放大電路14的輸入端1N，其輸出信號(hào)為兩路高頻信號(hào)HO1和HO2，兩路容積脈搏信號(hào)O1和O2分別經(jīng)單片機(jī)8098 CPU(15)的內(nèi)含四路A/D轉(zhuǎn)換器同步采集存貯。單片機(jī)系統(tǒng)中包括64×240點(diǎn)陣液晶顯示器16、8個(gè)功能鍵17、16K字節(jié)的EPROM(18)和32K字節(jié)的RAM(19)等基本部件。這樣，可根據(jù)血氧測(cè)定原理完成對(duì)兩信號(hào)的正確與否的判斷，對(duì)兩信號(hào)同步采集、存貯、數(shù)字濾波、自動(dòng)識(shí)別脈峰、自動(dòng)計(jì)算SaO2和脈率，實(shí)時(shí)顯示波形，存貯24小時(shí)的檢測(cè)值，顯示24小時(shí)趨勢(shì)變化圖，自動(dòng)連接報(bào)警等功能。雙波長分相調(diào)制方法測(cè)量電路如圖4所示，它與圖3所示原理框圖一一對(duì)應(yīng)，其中C1和C2用于驅(qū)動(dòng)復(fù)合LED管，1N為傳感器信號(hào)的輸入端。HO1和HO2是高頻調(diào)制信號(hào)輸出，用于判別傳感器位置正確與否及校正測(cè)量結(jié)果，O1和O2為有用的低頻信號(hào)即容積脈搏波，輸入計(jì)算機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種脈搏血氧多波長光學(xué)測(cè)量方法，采用兩個(gè)不同波長的光束，在人體體濺表動(dòng)脈的同一處測(cè)定兩波長光經(jīng)血液光吸收的變化，并用兩信號(hào)比值直接按實(shí)驗(yàn)所求得的經(jīng)驗(yàn)公式SaO2=A-B(Iλ2/Iλ1)求血氧飽和度，其特征為采用雙波長分相調(diào)制法實(shí)施上述光學(xué)測(cè)量過程，即以方波發(fā)生器(20)產(chǎn)生頻率為1KH2、占空比為1∶2的方波，一路到脈沖式恒流驅(qū)動(dòng)器(22)，另一路經(jīng)反相器(21)進(jìn)入脈沖式恒流驅(qū)動(dòng)器(23)，(22)和(23)用于驅(qū)動(dòng)傳感器混合LED光源(2)，傳感器(11)上的光電接收器(3)和預(yù)放電路(7)將混合信號(hào)傳輸?shù)綔y(cè)量電路輸入端1N(24)，并經(jīng)過兩個(gè)與驅(qū)動(dòng)器同步工作的電子開關(guān)區(qū)分后送入各自放大器(27)和(28)中放大，得到的兩個(gè)高頻調(diào)制信號(hào)HO1和HO2分別用于識(shí)別傳感器位置錯(cuò)誤，并再經(jīng)精密解調(diào)放大器(29)和(30)分別將調(diào)制信號(hào)上攜帶的低頻有用信號(hào)，印不同波長的容積脈搏信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和放大，還原出實(shí)際的脈搏信號(hào)O1和O2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法的人體動(dòng)脈血氧飽和度監(jiān)護(hù)儀，它由傳感器(11)、測(cè)量放大電路(12)、單片機(jī)8098CPU(15)構(gòu)成，其特征為所述傳感器由上下兩個(gè)半體構(gòu)成的外殼(1)用軸(9)固定，上下兩個(gè)半體均可繞其轉(zhuǎn)動(dòng)，貼緊于軸(9)的彈簧(6)一端固定于上半體，另一端固定于下半體，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)半體的張開和合攏運(yùn)動(dòng)，外殼1為空心或?qū)嵭模蠑n后的外殼內(nèi)壁呈圓形或多邊形，內(nèi)層貼海綿(10)，內(nèi)含2個(gè)管貢的LED管芯(2)固定在一個(gè)半體上，光電轉(zhuǎn)換器(3)固定在另一個(gè)半體上，它們的中心相對(duì)，在LED管(2)和光電轉(zhuǎn)換器(3)上裝有散光片(4)，用環(huán)狀橡膠圈(5)固定，預(yù)放電路(7)固定在殼體(1)內(nèi)，通過引線(8)與測(cè)量電路聯(lián)接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械，特別適用于人體動(dòng)脈血氧飽和度的測(cè)量場合。該發(fā)明采用雙波長分相調(diào)制法實(shí)施光學(xué)測(cè)量過程，在功能相同，測(cè)量精度相同的情況下由于對(duì)元器件和材料的要求低，使其脈搏血氧飽和度監(jiān)護(hù)儀成本大為降低，適于國內(nèi)推廣使用。
文檔編號(hào)G01N33/50GK1104475SQ9312118
公開日1995年7月5日 申請(qǐng)日期1993年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月29日
發(fā)明者楊玉星, 彭滌芳 申請(qǐng)人:華中理工大學(xué)