專利名稱：一種脈搏血氧檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械設(shè)備，特別涉及一種既能測量血氧飽和度與 脈率又能測量血流灌注指數(shù)(PI)的脈搏血氧檢測裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)郎伯-比爾(Lamber-Beer)定律，物質(zhì)在一定波長處的吸光度 和他的濃度成正比，當(dāng)恒定波長的光照射到人體組織上時(shí)，通過人體組織 吸收、反射衰減后測量到的光強(qiáng)在一定程度上反映了被照射部位組織的結(jié) 構(gòu)特征。由于血液中氣合血紅蛋白(Hb02)和還原血紅蛋白在紅光、紅外光 區(qū)(600nm 1000nm)有獨(dú)特的吸收光鐠，利用這些特性，便可測量出人體 血氧飽和度。在現(xiàn)有的脈搏血氧檢測儀中，主要采用模擬電路的方式設(shè)計(jì)，方案框 圖見圖l，系統(tǒng)主要由光電傳感器、信號調(diào)理電路(模擬電路)、A/D轉(zhuǎn)換 (模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換)電路、微處理器、存儲器和外接設(shè)備組成；工作過程是: 光電傳感器接收到衰減后的光信號，并轉(zhuǎn)化為電流信號，由于信號微弱且 存在工頻等干擾，則需要經(jīng)過信號調(diào)理電路進(jìn)行濾波放大，之后再由A/D轉(zhuǎn) 換器，將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送到微處理器處理。常規(guī)的血氧檢 測裝置基于模擬電路設(shè)計(jì)，器件的特性直接影響著系統(tǒng)的優(yōu)劣，諸多模擬 器件特性的影響使得系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性較差，測量精度也較低，并在測 量過程中引起的二次反射光。此外，常規(guī)的血氧檢測裝置僅測量血氧飽和 度Sp02，脈率(PulseRate,PR.)，沒有測量和顯示血流灌注指數(shù)PI值 (PerfusionIndex)的功能。產(chǎn)品有待于改進(jìn)和發(fā)展
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是，針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種全數(shù)字 式脈搏血氧檢測裝置，該脈搏血氧檢測裝置可以減小測量誤差，提高測量 精度。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種脈搏血氧檢測裝置，包括一光源，光頻率轉(zhuǎn)換傳感器，微處理器和 外接設(shè)備，所述光頻率轉(zhuǎn)換傳感器用于接收光源通過被測物體衰減后的被 測光信號，并將被測光信號轉(zhuǎn)換成被測數(shù)字信號輸出給所述微處理器，所 述微處理器用于對接收到的被測數(shù)字信號進(jìn)行處理，并將獲得的測量結(jié)果 輸出給所述外接設(shè)備進(jìn)行顯示。其中所述光頻率轉(zhuǎn)換傳感器包括光敏二極 管和電流頻率轉(zhuǎn)換器，所述光敏二極管用于接收衰減后的被測光信號，將 被測光信號轉(zhuǎn)換成被測電信號輸出至所述電流頻率轉(zhuǎn)換器，所述電流頻率 轉(zhuǎn)換器用于輸出所述被測數(shù)字信號；所述微處理器內(nèi)還包括一低通濾波模 塊， 一高通濾波模塊和一運(yùn)算模塊，所述低通濾波模塊用于濾除被測光信 號中的高頻干擾信號，所述高通濾波模塊用于獲取被測光信號中的交流分 量，所述低通濾波模塊和所述高通濾波器的輸出端均連至運(yùn)算模塊，通過 所述運(yùn)算模塊運(yùn)算獲得被測光信號中的直流分量及血流灌注指數(shù)；所述光 源、光頻率轉(zhuǎn)換傳感器和所述微處理器一體設(shè)置，封裝成為一血氧檢測模 塊，用于測量血氧飽和度，脈率和血流灌注指數(shù)。還包括一個穩(wěn)壓電源， 用于給所述光源、光頻率轉(zhuǎn)換傳感器和所述微處理器供電；所述光頻率轉(zhuǎn) 換傳感器與所述穩(wěn)壓電源相連端還包括一個接地電容，用于過濾電源輸入 雜波，穩(wěn)定電源。所述光源及光頻率轉(zhuǎn)換傳感器設(shè)置在一探頭上,所述探頭有一個與身體 被測部位相適配的凹槽，所述光源及光頻率轉(zhuǎn)換傳感器分別設(shè)置在所述凹 槽相對應(yīng)的兩內(nèi)倒壁上；所述凹槽內(nèi)層表面涂有吸光材料，用于減少二次 反射光的干擾。所述光源采用發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括至少兩個，被并列設(shè)置 在所述凹槽內(nèi)的側(cè)壁上，用于發(fā)射紅光或紅外光。本實(shí)用新型所提供的全數(shù)字式脈搏血氧檢測裝置，采用光頻率轉(zhuǎn)換式傳 感器、微處理器組成的全數(shù)字式的測量系統(tǒng)，通過監(jiān)測身體外周部分(如指尖或耳垂)的脈搏變化，可以無創(chuàng)地檢測出血氧飽和度(Sp02)和脈率 (Pulse Rate, PR )，還能測量血流灌注指數(shù)(Perfusion Index, PI )，這種數(shù)字 芯片集成式的脈搏血氧檢測裝置由于無模擬器件，減少了元器件數(shù)目，從 而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，可靠性，靈敏度和測量精度以及批量生產(chǎn)的一致性。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的脈搏血氧檢測儀原理框圖； 圖2為本實(shí)用新型脈搏血氧檢測儀原理框圖； 圖3為本實(shí)用新型PI值采樣模塊原理框圖； 圖4為本實(shí)用新型測量血氧的^:頭示意圖； 圖5為本實(shí)用新型封裝后的脈搏血氧檢測模塊； 圖6為本實(shí)用新型光吸收量的交流和直流分量圖。
具體實(shí)施方式
以下對本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例加以詳細(xì)說明。一種脈4f血?dú)鈾z測裝置，包括一光源，即發(fā)光管，光頻率轉(zhuǎn)換傳感器， 微處理器，穩(wěn)壓電源和外接設(shè)備，詳見附圖2所示，所述光頻率轉(zhuǎn)換傳感 器用于接收光源通過被測物體衰減后的被測光信號，并將被測光信號轉(zhuǎn)換 成被測數(shù)字信號輸出給所述微處理器；穩(wěn)壓電源用于給所述發(fā)光管，所述 光頻率轉(zhuǎn)換傳感器和所述微處理器供電。所述光頻率轉(zhuǎn)換傳感器包括光敏二極管和電流頻率轉(zhuǎn)換器，所述光敏二
極管與所述發(fā)光管電性耦接，用于接收衰減后的被測光信號，所述光敏二 極管的輸出端連至所述電流頻率轉(zhuǎn)換器的輸入端，將被測光信號轉(zhuǎn)換成被 測電信號輸出給所迷電流頻率轉(zhuǎn)換器，所述電流頻率轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述微處理器的輸入端相連，輸出所述被測數(shù)字信號給所述微處理器；所述 微處理器用于對接收到的被測數(shù)字信號進(jìn)行處理，并將獲得的測量結(jié)果輸 出給所述外接設(shè)備進(jìn)行顯示。這里所述外接設(shè)備可包括LCD顯示器，鍵盤等。如附圖3所示，血流灌注指數(shù)PI值采樣模塊在所述微處理器內(nèi)，所述 PI值采樣模塊包括一低通濾波模塊， 一高通濾波模塊和一運(yùn)算模塊，PI值 采樣模塊從所述微處理器獲取光衰減量原始信號，經(jīng)過低通濾波器去除高 頻干擾，經(jīng)高通濾波器獲得交流分量，低通濾波模塊和高通濾波器的輸出 端均連至所迷運(yùn)算模塊，通過所述運(yùn)算模塊運(yùn)算，用總的光衰減量減去交 流分量而獲得直流分量，并通過所述運(yùn)算器運(yùn)算將交流與直流相比得到PI 值，最終將PI值通過所述微處理器進(jìn)行信號處理后，將獲得的測量結(jié)果輸 出給LCD顯示器。如附圖4所示是本實(shí)用新型的一個監(jiān)測身體外周部分(如指尖或耳垂) 脈搏變化的探頭示意圖，發(fā)光管與所述光頻率轉(zhuǎn)換傳感器相對應(yīng)設(shè)置在一 個凹槽內(nèi)，用于監(jiān)測身體外周部分的脈搏變化，所述凹槽可設(shè)計(jì)成與手指 或耳垂相適配的一端開口的空腔，使用時(shí)探頭套在身體的外周部分(如指 尖或耳垂)，上壁固定了兩個并列放置的發(fā)光二極管，發(fā)光波長分別為 660nm紅光和940nm紅外光，下壁有一個接收管(光頻率轉(zhuǎn)換傳感器)； 脈搏血氧飽和度的測量方法是用兩種波長的發(fā)光二極管發(fā)出的紅色與紅外 光透過身體的外周部位(如手指或耳垂)，由對側(cè)的光敏傳感器檢測到透射 的光信號，再根據(jù)紅光和紅外光對氣合血紅蛋白與還原血紅蛋白的吸收率 不同的特性，檢測電路先得到脈動動脈血流所導(dǎo)致的光線吸收的變化波形， 然后據(jù)此計(jì)算出脈搏血氧飽和度以及脈率值。
為了減少環(huán)境光對脈搏信號測量的影響，同時(shí)考慮到傳感器使用的方便 性，采用密封的指套式包裝方式，整個外殼采用不透光的介質(zhì)和顏色，盡 量減小外界環(huán)境光的影響，為了避免測量過程中的二次反射光的影響，在 指套式傳感器的內(nèi)層表面涂上一層吸光材料，這樣能有效減少二次反射光 的干擾。本實(shí)用新型將發(fā)光管，光頻率轉(zhuǎn)換傳感器和微處理器一體設(shè)置，封裝成為一血氧檢測模塊，如附圖5所示，其輸出端可接I/0接口， RAM存儲器 等，此血氧檢測模塊可置于多種參數(shù)測量儀內(nèi)，如可應(yīng)用于指式脈搏血氧 檢測、手持式脈搏血氧檢測、多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的血氧檢測等儀器中， 一體模 塊化設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的集成度。本實(shí)用新型可測量血流灌注指數(shù)PI指數(shù)(PI-Perfiision Index), PI指數(shù) 反映了被測部位在當(dāng)前生理狀態(tài)下的血流灌注情況；根據(jù)PI顯示，調(diào)整測 量部位和放置情況以獲得良好的信號強(qiáng)度，在PI值較高的位置測量，可減 小測量誤差。關(guān)于PI值的定義、測量和臨床意義描述如下測量時(shí)，透過身體組織 的光衰減量如附圖6所示，應(yīng)包括血的成份(動脈血、靜脈血)及非血成份(皮 膚、骨骼，結(jié)締組織等)。非血成份不隨脈動過程而變化，而血的成份隨脈動 過程引起的血液流入與流出血管床的容量變化而變化，因此前者(非血成份) 對光的吸收量是不變的(稱為直流)，而后者對光的吸收量是脈動的(稱為 交流)。光衰減量的變化是由于動脈容積搏動所引起的,從而就可以從光的 總衰減量中除去直流成份，用余下的交流成份進(jìn)行分析，計(jì)算出動脈血的氧 飽和度。血流灌注指數(shù)PI值則就是以上交流分量與直流分量地比值，反映了動 脈血液的灌注能力。由PI值的計(jì)算可看出在另外一個分量(直流分量) 不變的情況下，直流分量越低或交流分量越高，PI值則越大。因此，測量 部位(皮膚、指甲、骨骼等影響)和病人本身的血流灌注情況(動脈血液
的流動情況)都將影響PI值。由子交感神經(jīng)會影響心率和動脈血壓(影響 脈搏動脈血流)，所以人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)或精神狀態(tài)也會間接影響PI值。因而，不同麻醉的狀態(tài)下，其PI值也會不同。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以 改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種脈搏血氧檢測裝置，包括一光源，微處理器和外接設(shè)備，其特征在于還包括光頻率轉(zhuǎn)換傳感器，所述光頻率轉(zhuǎn)換傳感器用于接收光源通過被測物體衰減后的被測光信號，并將被測光信號轉(zhuǎn)換成被測數(shù)字信號輸出給所述微處理器，所述微處理器用于對接收到的被測數(shù)字信號進(jìn)行處理，并將獲得的測量結(jié)果輸出給所述外接設(shè)備進(jìn)行顯示。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏血氧檢測裝置，其特征在于，所述光 頻率轉(zhuǎn)換傳感器包括光敏二極管和電流頻率轉(zhuǎn)換器，所述光敏二極管用于 接收衰減后的被測光信號，將被測光信號轉(zhuǎn)換成被測電信號輸出至所述電 流頻率轉(zhuǎn)換器，所述電流頻率轉(zhuǎn)換器用于輸出所述被測數(shù)字信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏血氧檢測裝置，其特征在于，所述微 處理器內(nèi)還包括一低通濾波模塊， 一高通濾波模塊和一運(yùn)算模塊，所述低 通濾波模塊用于濾除被測光信號中的高頻干擾信號，所述高通濾波模塊用 于獲取被測光信號中的交流分量，所述低通濾波模塊和所述高通濾波器的 輸出端均連至運(yùn)算模塊，通過所述運(yùn)算模塊運(yùn)算獲得被測光信號中的直流、 交流分量及血流灌注指數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏血氧檢測裝置，其特征在于，所述光 源、光頻率轉(zhuǎn)換傳感器和所述微處理器一體設(shè)置，封裝成為一血氧檢測模 塊，用于測量血?dú)怙柡投?，脈率和血流灌注指數(shù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏血氧檢測裝置，其特征在于，還包括 一個穩(wěn)壓電源，用于給所述光源、光頻率轉(zhuǎn)換傳感器和所述微處理器供電。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈搏血氧檢測裝置，其特征在于，所述光 頻率轉(zhuǎn)換傳感器與所述穩(wěn)壓電源相連端還包括一個接地電容，用于過濾電 源輸入雜波，穩(wěn)定電源。
7、 根椐權(quán)利要求4所述的脈搏血氧檢測裝置，其特征在于，所述光 源及光頻率轉(zhuǎn)換傳感器設(shè)置在一探頭上，所述探頭有一個與身體被測部位 相適配的凹槽，所述光源及光頻率轉(zhuǎn)換傳感器分別設(shè)置在所述凹槽相對應(yīng) 的兩內(nèi)側(cè)壁上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的脈搏血氧檢測裝置，其特征在于，所述凹 槽內(nèi)層表面涂有吸光材料，用于減少二次反射光的千擾。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的脈搏血氧檢測裝置，其特征在于，所述光 源采用發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括至少兩個，被并列設(shè)置在所述凹 槽內(nèi)的側(cè)壁上，用于發(fā)射紅光或紅外光。
專利摘要本實(shí)用新型所提供的一種既能測量血氧飽和度與脈率又能測量血流灌注指數(shù)(PI)的脈搏血氧檢測裝置，包括一光源，光頻率轉(zhuǎn)換傳感器，微處理器和外接設(shè)備，所述光頻率轉(zhuǎn)換傳感器用于接收光源通過被測物體衰減后的被測光信號，并將被測光信號轉(zhuǎn)換成被測數(shù)字信號輸出給所述微處理器，所述微處理器用于對接收到的被測數(shù)字信號進(jìn)行處理，并將獲得的測量結(jié)果輸出給所述外接設(shè)備進(jìn)行顯示；這種采用數(shù)字芯片集成式的脈搏血氧檢測裝置由于無模擬器件，減少了元器件數(shù)目，從而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，可靠性，靈敏度和測量精度以及批量生產(chǎn)的一致性。
文檔編號A61B5/0205GK201033073SQ20072011857
公開日2008年3月12日 申請日期2007年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月7日
發(fā)明者劉建斌, 曹妮妮, 佳 王, 韓海洋 申請人:深圳市科瑞康實(shí)業(yè)有限公司