[发明专利]一种脉搏血氧仿真系统及实现方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗测试设备领域，特别涉及一种脉搏血氧仿真系统及实现方法，利用发光管的发光强度模拟充血生物组织在不同血氧饱和度及脉搏情况下对红光及红外光的吸收效果，有效解决了血液样本的制备和来源问题。

背景技术

脉搏血氧仪的工作原理是根据氧合血红蛋白（HbO2）和还原血红蛋白（Hb）在红光和近红外光区域的吸收光谱特性，用两束不同波长的光，如660nm的红光和940nm的近红外光照射人体手指，脚趾或耳垂等部位，由光敏元件探测透射（或反射）的光电容积脉搏波强度。这类组织都是由皮肤、血液、肌肉、骨骼等组成的混合组织，光通过这类组织形成的光电容积脉搏波的特征是在一个很大的稳定分量（或称直流分量DC）上迭加一个较小的脉动分量（或称交流分量AC）。其交流分量是由于血液充盈动脉引起，直流分量则是血液流过动脉的同时，由非动脉部分，即肌肉、静脉血、皮肤、骨骼等组织对光的吸收效果。通过对两束光的光电容积脉搏波的测量可以得到四个变量，即红光直流分量，红光交流分量，红外直流分量，红外交流分量。由这四个分量可以算出血氧饱和度值。

对脉搏血氧仪的检测可以建立一种血液模拟循环系统，在血液的循环过程中被脱氧的低氧血与一定浓度氧气充分结合，得到一定血氧饱和度的血液，同时，用血液取样法血气分析的结果来对比检测脉搏血氧仪。

专利号为US 2006/0247507 A1的美国专利公开了“一种脉冲血氧计的光传输模拟装置（Light transmission simulator for pulse oximeter）”，其中FIG.3C图解了一个类似装置的实现方法：第一个可选增益平台（338）用于放大红光信号，第二个可选增益平台（339）用于放大红外光信号，第三个可选增益平台（340）用于放大红光和红外光的混合信号，放大后的红光信号（353）被送往电压到电流转换电路（320），产生的电流信号用于驱动LED1（322），模拟红光的交流信号，红光的交流信号被受控于生理信号机械调制的调光器（324）进行调制；放大后的红外光信号（354）被送往电压到电流转换电路（360），产生的电流信号用于驱动LED2（361），模拟红外光的交流信号，和红光交流信号一样，红外光交流信号被另一个受控于生理信号机械调制的调光器（363）进行调制；放大后的红光和红外光信号被送往电压到电流转换电路（321）产生的信号用于驱动LED3（323），模拟红光、红外光的直流信号；经过调制的红光交流信号、红外光交流信号、红光和红外光直流信号在导光材料（optical waveguide）处进行汇聚，以此来模拟生物组织对光的吸收效果，该装置需要使用机械调制的调光器控制发光管的光强、需要采用多个发光管、需要采用导光材料（optical waveguide）进行红光、红外光的汇聚等，因此该装置实现方式相对复杂，重复一致性控制难度大。

发明内容

本发明的目的提出一种脉搏血氧仿真系统及实现方法，利用电子器件对发光管的光强进行控制，利用电子器件实现红光与红外光的汇聚，在整个系统的实现过程中采用了一致性易于保证的电子元器件，仅使用一组红光发光管，系统实现方式简单。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种脉搏血氧仿真系统，包括放置于脉搏血氧仪发光管和脉搏血氧仪光接收器之间的模拟手指模块，模拟手指模块连接一个模拟信息处理模块；其中，所述模拟手指模块包括有一个遮光板，遮光板用于遮挡脉搏血氧仪发光管到脉搏血氧仪光接收器的光，在遮光板与脉搏血氧仪发光管之间设置有红外光接收器和红光、红外光接收器，在遮光板与脉搏血氧仪光接收器之间设置有红光发光管，所述红外光接收器和红光、红外光接收器分别是接收红外光的第一硅光电池和接收红光、红外光的第二硅光电池。

方案进一步是，所述红光发光管是由多只红光发光管并排组成。

方案进一步是，所述红光发光管是由两只红光发光管并排组成。

方案进一步是，所述遮光板是玻璃布环氧树脂电路板，两个硅光电池并排紧贴电路板安装在电路板的一面，红光发光管安装在电路板的另一面。

方案进一步是，所述模拟信息处理模块包括一个微处理器，围绕微处理器连接设置有显示模块、按键模块、存储模块、通讯模块和数据处理模块；所述数据处理模块包括：

一个由第一电流/电压转换电路连接第一数模转换电路形成的模拟生理信号直流量电路，第一电流/电压转换电路的输入连接所述红光、红外光接收器； 

一个由第一数模转换电路直流信号输出连接第二数模转换电路形成的模拟生理信号交流量电路；