[发明专利]脉博血氧多波长光学测量方法及其脉搏血氧饱和度监护仪

说明书

本发明涉及一种医疗器械。

无创伤、连续实时测量人体动脉血氧饱和度可方便地应用于重病危人监护、急救、麻醉等场合，是现代手术、监护过程的重要手段。例如“一种用于测量全血中血红蛋白含量和氧浓度的反射式混合光学传感器”（A    Miniature    Hybrid    Reflection    TypeOptical    Sensor    for    Measurement    of    Hemog    lobin    Content    andO    xygen    Saturation    of    Whole    Blood.    IEEE    TRAN.    ON    BIOMED.ENG.Vol35，NO.3，1987）这种采用微电子集成技术，利用混合光学传感器及其分时驱动，采样保持的方法及其相应的脉搏血氧计，其缺点是测量灵敏度较低，在采用计算机计算时必须采用高转换精度的A/D转换器，成本高，国内难以推广使用。

针对上述现有技术存在的缺点，本发明的任务是提供一种双波长分相调制方法的脉搏血氧多波长光学测量方法及其脉搏血氧监护仪。

本发明的方法为采用两个不同波长的光束，在人体体浅表动脉的同一处测定两波长光经血液光吸收的变化，并用两信号比值直接按实验所求得的经验公式SaO₂=A-B（Ⅰ_λ2、/Ⅰ_λ1）求血氧饱和度，而为实施该方法，本发明所采用的是利用双波长分相调制法实现上述光学测量过程，即以方波发生器20（图3）产生频率为1KHz、占空比为1∶2的方波，一路到脉冲式恒流驱动器22，另一路经反相器21进入脉冲式恒流驱动器23，22和23用于驱动传感器混合LED光源2。传感器11上的光电接收器3和预放电路7将混合信号传输到测量电路输入端1N（24），并经过两个与驱动器同步工作的电子开关区分后送入各自放大器27和28中放大，得到的两个高频调制信号HO₁t HO₂分别用于识别传感器位置错误，并再经精密解调放大器29和30分别将调制信号上携带的低频有用信号，即不同波长的容积脉搏信号进行解调和放大，还原出实际的搏搏信号O₁和O₂。

根据上述方法研制的人体动脉血氧饱和度监护仪系统原理框图如图2所示，它由器传感器11、测量放大电路12和单片机8098CPU（15）构成，所述传感器11如图1所示，它由上下两个半体构成的外壳1用轴9固定，上下两个半体均可绕其转动。贴紧于轴9的弹簧6一端固定于上半体，另一端固定于下半体，以实现两个半体的张开和合拢运动，外壳1为空心或实心，合拢后的外壳内壁呈圆形或多边形，内层贴海绵10。含2个管芯的LED管2固定在一个半体上，光电转换器3固定在另一个半体上，它们的中心相对，在LED管2和光电转换器3上装有散光片4，用环状橡胶5固定。预放电路7固定在壳体1内，通过引线8与测量电路联接。

本发明的优点由于采用双波长分相调制方法，可降低对传感器的要求，因此可直接采用国产光电器件设计传感器，对元件和材料的要求低，成本低，适于在国内推广使用。

附图说明如下：

附图1a        传感器传结构原理图

附图1b        为图1a的B-B剖视图

附图2        人体动脉血氧饱和度监护仪系统

原理框图

附图3        双波长分相调制法测量方法原理框图。

附图4        测量电路图

结合附图对发明进一步说明如下：

监护仪系统原理如图2所示，传感器11经引线8与测量放大电路12相连，12中的调制光源电路13产生频率1KHz的脉冲信号驱动复合LED管2。光信号经光电接收器3、预放电路7送入测量放大电路14的输入端1N，其输出信号为两路高频信号HO₁和HO₂，两路容积脉搏信号O₁和O₂分别经单片机8098 CPU（15）的内含四路A/D转换器同步采集存贮。单片机系统中包括64×240点阵液晶显示器16、8个功能键17、16K字节的EPROM（18）和32K字节的RAM（19）等基本部件。这样，可根据血氧测定原理完成对两信号的正确与否的判断，对两信号同步采集、存贮、数字滤波、自动识别脉峰、自动计算SaO₂和脉率，实时显示波形，存贮24小时的检测值，显示24小时趋势变化图，自动连接报警等功能。双波长分相调制方法测量电路如图4所示，它与图3所示原理框图一一对应，其中C₁和C₂用于驱动复合LED管，1N为传感器信号的输入端。HO₁和HO₂是高频调制信号输出，用于判别传感器位置正确与否及校正测量结果，O₁和O₂为有用的低频信号即容积脉搏波，输入计算机。