專利名稱：防干擾的血氧測(cè)量裝置及血氧探頭的制作方法
防干擾的血氧測(cè)量裝置及血氧探頭
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)血氧信息進(jìn)行測(cè)量的裝置，具體涉及一種防干擾的血氧 測(cè)量裝置及血氧探頭。背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外血氧飽和度測(cè)量裝置的基本結(jié)構(gòu)包括血氧探頭和信號(hào)處 理裝置，血氧探頭是一個(gè)采用發(fā)光二極管和光敏元件組成傳感器。光敏元 件的作用是把通過被測(cè)組織末端的帶有血氧飽和度信息的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模 擬電信號(hào)并輸出，經(jīng)處理將模擬信號(hào)數(shù)字化后獲得數(shù)字量，然后采用某種 信號(hào)處理算法計(jì)算出的血氧飽和度?，F(xiàn)有的血氧飽和度測(cè)量裝置是先由血 氧探頭輸出模擬電信號(hào)，通過信號(hào)傳輸線路傳送到信號(hào)處理裝置之后，再 轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)并進(jìn)行處理。由于光敏元件所能探測(cè)到的血氧信號(hào)比較 微弱，所以，這種方案在信號(hào)傳輸?shù)倪^程中極易受到各種外界干擾影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種能夠有效防 止外界千擾的血氧測(cè)量裝置。
本發(fā)明的另一目的是，提供一種能夠有效防止外界干擾的血氧探頭。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種防干擾的血氧測(cè)量裝置，包括血氧 探頭和信息處理模塊，所述血氧探頭包括用于發(fā)射出至少兩種波長(zhǎng)光的發(fā) 光器件、用于接收帶有被測(cè)組織血氧飽和度信息的光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為模擬電 信號(hào)的光敏元件，所述血氧探頭還包括用于將所述模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字
信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換電路，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端與所述光敏元件的輸出 端耦合，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過信號(hào)傳輸線路耦合到所述信息處 理模塊的輸入端。
所述A/D轉(zhuǎn)換電路優(yōu)選為具有增益放大作用的A/D采樣器件。所述信 息處理模塊包括
數(shù)據(jù)處理單元，用于接收A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理、計(jì)算后得到 脈搏波和血氧飽和度；
邏輯控制單元，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理單元提供的數(shù)據(jù)發(fā)出相應(yīng)的控 制信號(hào)；
光電驅(qū)動(dòng)電路，用于接收所述邏輯控制單元的控制信號(hào)，輸出不同幅度的電流驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光器件，以保證其輸出一定幅度的光信號(hào)；
存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)各種測(cè)量數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和處理結(jié)果數(shù)據(jù)；以及 通訊單元，用于與所述血氧測(cè)量裝置外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種血氧探頭，包括用于發(fā)射出至少 兩種波長(zhǎng)光的發(fā)光器件、用于接收帶有被測(cè)組織血氧飽和度信息的光信號(hào) 并轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)的光敏元件，還包括用于將所述模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換電路，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端與所述光敏元件的輸 出端耦合，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端用于耦合到信號(hào)傳輸線路。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是
本發(fā)明在血氧探頭中增加了 A/D轉(zhuǎn)換電路，先將探測(cè)到的光模擬信號(hào) 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再進(jìn)行傳輸，有效減小了容易受到外界干擾的模擬信號(hào)的 傳輸距離。由于探測(cè)到的信息是以數(shù)字信號(hào)的形式通過信號(hào)傳輸線路送至 信號(hào)處理模塊，即使信號(hào)傳輸?shù)木嚯x較長(zhǎng)，也能夠有效地防止各種外部噪 聲的不良影響，因此大大地增強(qiáng)了血氧測(cè)量裝置的抗干擾性能。
優(yōu)選采用具有增益放大作用的A/D采樣器件例如高精度的A/D采樣芯 片，可以不需要在血氧探頭中獨(dú)立設(shè)置放大電路，減少了該部分的電路與 控制環(huán)節(jié)，所以能進(jìn)一步減少噪聲來源，提高測(cè)量精度。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的血氧測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。 首先介紹一下血氧測(cè)量的原理。當(dāng)利用脈搏波造成的人體組織末端內(nèi) 動(dòng)脈血的搏動(dòng)時(shí)，由于氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白在紅光光譜區(qū)和紅外 區(qū)的光學(xué)特性不同，從而影響手指對(duì)紅光和紅外光的透光性，當(dāng)一定光強(qiáng) 的紅光和紅外光加到手指上時(shí)，通過分別檢測(cè)兩種波長(zhǎng)的透射光強(qiáng)，就可 以通過手指對(duì)兩種光光密度變化量的比值計(jì)算出氧合血紅蛋白的含量，從 而計(jì)算出血氧飽和度。
測(cè)量血氧飽和度常用分光光度法，又包括透射光法和反射光法，其均 以朗伯一比爾定律和光散射理論為基礎(chǔ)，利用還原血紅蛋白和氧合血紅蛋 白的光吸收系數(shù)的差別來進(jìn)行。朗伯一比爾定律可表為-其中/ :透射光強(qiáng)； /。入射光強(qiáng)； C:受光物質(zhì)溶液濃度； d:溶液受光路徑長(zhǎng)度； "物質(zhì)的光吸收常數(shù)；
根據(jù)血氧飽和度的定義；
&02=H6(92 /(H6+H6C>2 )= C, /(C,十C2)
其中，q為Hb02濃度，C,為Hb濃度； 研究表明，脈搏血氧飽和度沖化近似為&02;
和2 = /(R)
其中，i 與血氧飽和度一一對(duì)應(yīng)，即脈搏血氧可以通過透過人體組織 的兩路光線的變化求得，/ 值的計(jì)算公式為
A = RedAC/RedDC
其中，Redu;是紅光的脈動(dòng)分量，Red。e是紅光的直流分量，Ir^是紅外 光的脈動(dòng)分量，Ir^是紅外光的直流分量。
根據(jù)上述理論，只要獲得相應(yīng)的檢測(cè)參數(shù)，就能夠通過計(jì)算得出人體 脈搏血氧飽和度。
請(qǐng)參考圖1，本實(shí)施例的血氧測(cè)量裝置包括血氧探頭和信息處理模塊， 血氧探頭的輸出端和信息處理模塊的輸入端通過信號(hào)傳輸線路連接。
血氧探頭又包括由發(fā)光器件和光敏元件組成的傳感器以及A/D轉(zhuǎn)換電 路，光敏元件優(yōu)選采用光電池，其輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接， A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端與信號(hào)傳輸線路的一端連接，信號(hào)傳輸線路的另一 端與信息處理模塊連接。其中，發(fā)光器件采用發(fā)光二極管，它可以是一種 能發(fā)出兩種波長(zhǎng)或兩種以上波長(zhǎng)光的發(fā)光二極管，也可以是兩種或兩種以 上的能發(fā)出不同波長(zhǎng)光的多個(gè)發(fā)光二極管，由發(fā)光二極管發(fā)出探測(cè)血氧所 需的特定波長(zhǎng)光。光敏元件接收通過了被測(cè)組織而帶有血氧飽和度信息的 載體光信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后送至A/D轉(zhuǎn)換電路。 一種方案中，在所 述光敏元件和所述A/D轉(zhuǎn)換電路之間還設(shè)置有放大電路，在A/D轉(zhuǎn)換之前 對(duì)光敏元件輸出的信號(hào)進(jìn)行放大。更優(yōu)選的方案中，A/D轉(zhuǎn)換電路采用高 精度的具有增益放大作用的A/D采樣芯片，這樣可以省去在血氧探頭中設(shè) 置單獨(dú)的放大電路，由于減少了此部分的執(zhí)行電路與控制環(huán)節(jié)，可以進(jìn)一步減少噪聲來源，提高測(cè)量精度。
信息處理模塊包括數(shù)據(jù)處理單元、邏輯控制單元、光電驅(qū)動(dòng)電路、存 儲(chǔ)單元以及通訊單元。其中，數(shù)據(jù)處理單元的輸入端接信號(hào)傳輸線路的另 一端，數(shù)據(jù)處理單元的輸出端分別與邏輯控制單元、存儲(chǔ)單元以及通訊單 元相接。邏輯控制單元的控制輸出端接光電驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，光電驅(qū)動(dòng) 電路的輸出端通過控制信號(hào)線耦合到發(fā)光器件。通訊單元包括串行數(shù)據(jù)接
口，其負(fù)責(zé)與外部的信息交互。存儲(chǔ)單元又包括閃存(Flash)和RAM(Random Access Memory,隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器)，用于各種數(shù)據(jù)信息的存取。
進(jìn)行血氧測(cè)量時(shí)，血氧探頭中的發(fā)光二極管發(fā)光，光信號(hào)經(jīng)過被測(cè)對(duì) 象如人體組織末端，光敏元件采集帶有血氧飽和度信息的光信號(hào)，將其轉(zhuǎn) 換成電流信號(hào)后，經(jīng)電流/電壓轉(zhuǎn)換后輸出至A/D轉(zhuǎn)換電路。A/D轉(zhuǎn)換電路 將其所接收的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電平信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù) 字信號(hào)通過信號(hào)傳輸線路的傳輸送到信息處理模塊，信息處理模塊中的數(shù) 據(jù)處理單元接收該數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行一系列的處理、計(jì)算，得到脈搏波和血 氧飽和度信息。在此過程中，可利用存儲(chǔ)單元保存和讀取各種測(cè)量數(shù)據(jù)、 中間數(shù)據(jù)以及處理結(jié)果數(shù)據(jù)。邏輯控制單元?jiǎng)t根據(jù)數(shù)據(jù)處理單元提供的數(shù) 據(jù)發(fā)出不同的控制信號(hào)，控制光電驅(qū)動(dòng)電路輸出不同幅度的電流去驅(qū)動(dòng)發(fā) 光二極管，調(diào)整其輸出功率，保證光信號(hào)具有一定的幅度。工作時(shí)，信息 處理模塊還可以通過串行數(shù)據(jù)接口將測(cè)量數(shù)據(jù)輸出至外部設(shè)備，或接收由 外部輸入的信息如用戶的設(shè)置命令等。
本發(fā)明中，血氧探頭增加了A/D轉(zhuǎn)換電路，傳感器提供的模擬檢測(cè)信 號(hào)先轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)再輸出，信號(hào)以抗干擾性強(qiáng)的數(shù)字形式在血氧探頭 和信息處理模塊之間傳送，從而能夠大大降低外界干擾對(duì)信號(hào)的影響，有 效地提高血氧測(cè)量的準(zhǔn)確性。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說 明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種防干擾的血氧測(cè)量裝置，包括血氧探頭和信息處理模塊，所述血氧探頭包括用于發(fā)射出至少兩種波長(zhǎng)光的發(fā)光器件、用于接收帶有被測(cè)組織血氧飽和度信息的光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)的光敏元件，其特征在于所述血氧探頭還包括用于將所述模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換電路，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端與所述光敏元件的輸出端耦合，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過信號(hào)傳輸線路耦合到所述信息處理模塊的輸入端。
2. 如權(quán)利要求1所述的血氧測(cè)量裝置，其特征在于所述A/D轉(zhuǎn)換 電路為具有增益放大作用的A/D采樣器件。
3. 如權(quán)利要求l所述的血氧測(cè)量裝置，其特征在于所述血氧探頭 還包括連接在所述光敏元件和所述A/D轉(zhuǎn)換電路之間的放大電路。
4. 如權(quán)利要求1所述的血氧測(cè)量裝置，其特征在于所述發(fā)光器件 為能發(fā)出兩種波長(zhǎng)光的發(fā)光二極管或者兩個(gè)能發(fā)出不同波長(zhǎng)光的發(fā)光二 極管。'
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的血氧測(cè)量裝置，其特征在于 所述信息處理模塊包括數(shù)據(jù)處理單元，用于接收A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理、計(jì)算后得到 脈搏波和血氧飽和度；邏輯控制單元，用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理單元提供的數(shù)據(jù)發(fā)出相應(yīng)的控 制信號(hào)；光電驅(qū)動(dòng)電路，用于接收所述邏輯控制單元的控制信號(hào)，輸出不同幅 度的電流驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光器件，以保證其輸出一定幅度的光信號(hào)；存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)各種測(cè)量數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和處理結(jié)果數(shù)據(jù)；以及 通訊單元，用于與所述血氧測(cè)量裝置外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
6. —種血氧探頭，包括用于發(fā)射出至少兩種波長(zhǎng)光的發(fā)光器件、用 于接收帶有被測(cè)組織血氧飽和度信息的光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)的光 敏元件，其特征在于還包括用于將所述模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的A/D 轉(zhuǎn)換電路，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端與所述光敏元件的輸出端耦合，所 述A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端用于耦合到信號(hào)傳輸線路。
7. 如權(quán)利要求6所述的血氧探頭，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換電路為具有增益放大作用的A/D采樣器件。
8. 如權(quán)利要求6所述的血氧探頭，其特征在于，所述血氧探頭還包 括連接在所述光敏元件和所述A/D轉(zhuǎn)換電路之間的放大電路。
9. 如權(quán)利要求6至8中任意一項(xiàng)所述的血氧探頭，其特征在于，所 述發(fā)光器件為能發(fā)出兩種波長(zhǎng)光的發(fā)光二極管或者兩個(gè)能發(fā)出不同波長(zhǎng) 光的發(fā)光二極管。
10. 如權(quán)利要求9所述的血氧探頭，其特征在于，所述光敏元件為光 電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防干擾的血氧測(cè)量裝置，包括血氧探頭和信息處理模塊，血氧探頭包括用于發(fā)射出至少兩種波長(zhǎng)光的發(fā)光器件、用于接收帶有被測(cè)組織血氧飽和度信息的光信號(hào)并轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)的光敏元件，還包括用于將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端與光敏元件的輸出端耦合，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過信號(hào)傳輸線路耦合到信息處理模塊的輸入端。本發(fā)明還公開了上述血氧測(cè)量裝置中采用的血氧探頭。本發(fā)明通過在血氧探頭中增加A/D轉(zhuǎn)換電路，將模擬檢測(cè)信號(hào)先轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)再輸出和處理，從而有效減小了容易受到外界干擾的模擬信號(hào)的傳輸距離，增強(qiáng)了血氧測(cè)量裝置的抗干擾性能。
文檔編號(hào)A61B5/1455GK101455567SQ20071012513
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者旭 張, 旭 李 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司