[发明专利]一种无创肝功能多参数测量装置与检测方法

摘要

本发明提供了一种无创肝功能多参数测量装置与检测方法。该测量装置有两路相同的测量单元，指夹式传感器发射三种波长的光且与模拟前端单元相连，模拟前端单元与单片机相连，显示器与单片机的IO口相连接，电源为系统提供电，单片机均与上位机连接，所述的上位机内存储和运行操作软件；检测方法利用生物组织对不同波长的光吸收特性之间的数学关系，建立方程组，将生物组织里的成分变化转换为待求的线性回归方程的系数，求得ICG色素15分钟滞留率，及血氧饱和度、脉搏心率等参数无创检测。测量的脉率为30bpm～300bpm，精度能达到±2bpm；血氧饱和度值为70％‑100％，精度为±2digit；ICG色素精度为±5%，具有高精度和高稳定性，为肝储备功能及手术风险评估提供可靠装置和方法。

主权项

一种无创肝功能多参数测量装置，其特征在于有两路测量单元，两路测量单元结构相同且共用一个显示器（4）；每路测量单元的指夹式传感器（1）与模拟前端单元（2）相连；模拟前端单元（2）通过I2C总线与单片机（3）相连；显示器（4）与单片机（3）的IO口相连接；电源（5）为系统提供稳定的直流电，单片机（3）均与上位机（6）连接，所述的上位机（6）是一台工控机，上位机（6）内存储和运行操作软件；所述的指夹式传感器（1）有光源单元和光电接收器单元，所述的光源单元有三个光源，每个光源分别发射1个波长的光信号，波长分别是660nm，805nm，940nm，从食指、中指、无名指中，选二个手指分别夹上1路指夹式传感器（1）；所述的光电接收器用于接收光源透射过人体手指之后的光信号，并将光信号转换为电流信号； 所述的模拟前端单元（2）有两个结构分别相同的电流电压转换单元和两个AFE单元；所述的电流电压转换单元接收指夹式传感器（1）的光电接收器输出的电流信号，并将其转换为电压信号；AFE单元通过I2C总线与单片机（3）通信，单片机（3）接收到模拟前端单元（2）发送的数据，单片机（3）把模拟前端单元（2）的电流电压转换单元转换的电压信号进行数据处理，算出光源透过手指后光电接收器接收到的信号量；控制模拟前端单元（2）接收单片机（3）指令，AFE单元控制光源的驱动电流、点亮时间和内置放大器的增益；同时，AFE单元完成信号的模数转换并通过I2C总线，将数据主动发送给显示器（4）显示吸收光谱信号数据；注入ICG后，上位机通过软件检测血液中ICG的含量；上位机通过软件对接收到的光谱信号去除背景噪音，分区段进行最小二乘法拟合模型系数，通过公式1、2计算血氧饱和度SPO2、通过公式3、4、5计算ICG色素15分钟滞留率(简称R15)，计算每路测量单元的测量值与每一路测量值的权值，对两路测量值加权运算后得到最终测量结果；将终测量结果、计算的血氧饱和度、R15、ICG浓度回归曲线在显示器（4）上显示； 所述的两个电流电压转换单元为第一电流电压转换单元和第二电流电压转换单元，两个AFE单元为第一AFE 单元和第二AFE 单元；计算血氧饱和度SPO2的公式1、2如下：12其中，公式2中的AC和DC分别为对应波长光源的直流分量与交流分量, Φ定义为交流与直流比的线性累加和；公式1中的a和b为标定常数，可以通过血氧饱和仪对本设备做测量标定，得到其值；R15的计算公式3如下:R15%=eBT                                    3其中，T为时间，B由线性回归方程求得，分区段后，即为i区段的值；其中，公式4的和是指夹式传感器的不同波长光电转换信号；公式5的cg是和R15相关的浓度系数，β为常数项；为t时刻的ICG色素值，为t=0时注射ICG色素值；采用最小二乘法，线性回归分析求得数学模型中的系数项与的值。