[发明专利]一种血氧饱和度测量装置和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种血氧饱和度测量装置和测量方法。

背景技术

现有技术中对血氧饱和度的测量均是依据经验公式，即测量红光和红外光的PPG(Photo Plethysmo Graphy，光电容积脉搏波)并从中提取各自的交流分量和直流分量，而后用这些信号提取所谓的R值(血氧含量)，然后根据经验公式计算血氧饱和度，如李庆波等提出的发明专利《一种血氧饱和度检测方法》(公开号：CN101433463A，公开日：2009年5月20日)等。

为了提高血氧饱和度的测量精度，李旭等提出的发明专利《血氧饱和度测量方法和装置》(公开号：CN101347334，公开日2009年1月21日)则采用PPG波形中特定部分的面积来进行计算R。

为了消除运动干扰，董秀珍等提出发明专利《消除运动干扰的血氧饱和度测量方法》(公开号：CN101632588A，公开日：2010年1月27日)则首先利用两波长标准化PPG信号之差作为理想信号构建自适应滤波器，对两波长PPG信号进行滤波以消弱部分干扰，而后按照0～100％的血氧饱和度分别构建参考信号系列，使用参考信号与原始信号的FFT(快速傅里叶变换)系数间的相关性作为动脉血氧饱和度的识别方法计算出当前动脉血氧饱和度。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中至少存在以下缺点和不足：

至今为止的血氧饱和度测量均依据的是经验公式，存在较大的原理误差，电路结构复杂，计算量大以及结果不够准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种血氧饱和度测量装置和测量方法，该血氧饱和度测量装置和测量方法解决了电路结构复杂、计算量大以及计算结果不够准确的问题，详见下文描述：

本发明提供了一种血氧饱和度测量装置，所述血氧饱和度测量装置包括：微处理器、至少两种发光二极管、光敏器件、电流/电压转换放大器和模数转换器，

所述微处理器输出不同频率且成2倍比率关系的方波，所述方波驱动至少所述两种发光二极管，所述发光二极管发出的光经被测手指后被所述光敏器件接收，所述光敏器件转换成电压信号，所述电压信号经所述电流/电压转换放大器转换成预设幅值电压信号，所述模数转换器将所述预设幅值电压信号转换成数字信号，所述微处理器对所述数字信号进行处理，获取血氧饱和度。

所述微处理器采用MCU、ARM、DSP或FPGA中的任意一种。

本发明提供了一种血氧饱和度测量方法，所述方法包括以下步骤：

(1)微处理器采用不同频率且成2倍比率关系的方波驱动至少两种发光二极管；

(2)所述发光二极管发出的光经过被测手指后由光敏器件接收转换成电压信号，所述电压信号经过电流/电压转换放大器放大成预设幅值电压信号；

(3)所述预设幅值电压信号经模数转换器转换成数字信号送入所述微处理器；

(4)所述微处理器对所述数字信号进行分离处理得到光电容积脉搏波并消除背景光的干扰；

(5)根据所述光电容积脉搏波获取谷值和峰值；

(6)对所述谷值和所述峰值进行计算获取Q值；

(7)通过所述Q值计算血氧饱和度，获取所述血氧饱和度。

本发明提供的血氧饱和度测量装置和测量方法与现有技术相比具有如下的优点：

本发明依据朗伯-比尔定律，采用方波频分调制和数字解调技术设计血氧饱和度测量装置和测量方法，具有测量精确、电路简单、无需调试、工艺性好以及成本低廉的特点。

附图说明

图1为本发明提供的计算吸光度的原理示意图；

图2为本发明提供的一种血氧饱和度测量装置的结构示意图；

图3为本发明提供的分离不同波长光电容积脉搏波的示意图；

图4为本发明提供的一种血氧饱和度测量方法的流程图；

图5为本发明提供的一种血氧饱和度测量装置的另一结构示意图。

附图中各标号所代表的部件列表如下：

1：微处理器；             2：发光二极管；

3：光敏器件；             4：电流/电压转换放大器；

5：模数转换器；           PX.1：I/O口；

PX.2：I/O口；             PX.n：I/O口；

R1：第一电阻；            VCC：电源；

R2：第二电阻；            R3：第三电阻；

R4：第四电阻；            C1：第一电容；