[发明专利]数字式生理生化参数测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗设备，尤其涉及一种数字式生理生化参数测量装置及测量方法。

背景技术

人体血液的生化参数值，如血氧饱和度、血色素浓度、一氧化碳血红蛋白浓度、血糖浓度、血脂和胆固醇等具有重要临床价值，可以通过分析其对不同波长的光吸收信号强度不同来进行测量。人体生理参数值如人体脉搏波则反映心脏每搏输出至外周循环的生理状态。利用人体动脉血液的脉动性，使用光学检测方法可以实现非创伤在体生理生化参数值的测量。目前临床最为常用的指夹式血氧饱和度和血红蛋白浓度测量探头就是利用这个原理实现的。许多临床疾病会造成脉搏波微弱、血氧饱和度下降、贫血(低血色素)、高一氧化碳血红蛋白、高血糖(糖尿病)、高血脂等问题，这将直接影响细胞的正常新陈代谢，严重的还会威胁患者的生命。因此，测量这些生理生化参数值是临床实验室检查的重要任务之一，特别是非创伤快速和实时生理生化参数监测，对于临床争分夺秒抢救救护患者生命尤其重要。

以目前广泛用于急救病房、手术室、恢复室、家庭健康监护、和睡眠监测等应用中的血氧饱和度测定为例，其测量原理就是根据血红蛋白和氧合血红蛋白对不同波长光的吸收量不同，通过测量不同波长的光强度随脉搏的变化来实现的。这类设备包括接收模拟信号的血氧探头和信号放大采集与计算分析单元，例如临床常见的模拟信号血氧探头和具有放大模数转换和计算分析能力的床边多参数病人监护仪。血氧探头的构成包括：双波长(红光/红外发光)二极管、光敏接收管、塑胶指套或平行贴片、连接导线和插头。发光二极管和光敏接受管通过连接导线和插头分别与信号采集与计算分析单元中的发光二极管控制输出端和血氧多参数监护仪中的放大器输入端，放大器电路将来自光敏接受管的模拟光强度信号进行放大和直流分量与交流分量的分离，并由模数转换电路分别将直流光强度信号和交流光强度信号进行数字化，中央处理器对这些数据进行脉搏峰谷值检波，判断出由于脉搏形成的脉搏峰谷值，然后计算血氧饱和度等生理生化参数。血氧饱和度S的计算是基于如下公式：

S＝A-BR，其中R=(ΔIλ1Iλ1)/(ΔIλ2Iλ2).]]>

式中，A和B为血氧饱和度等生理生化参数常数，ΔI是波长λ₁和λ₂的光强度信号的交流分量，I是波长λ₁和λ₂的光强度信号的直流分量。这种类型的脉搏波和血氧饱和度等生理生化参数测量方法存在下列问题：

1、模拟电路进行光强度信号的交流和直流分量的分离的信号质量问题。生理生化参数计算需要光强度信号的直流分量和交流分量，常规血氧饱和度等生理生化参数设备使用多重模拟电路进行光强度信号的滤波、放大、和分离。由于模拟电路容易受到外部电磁场干扰同时电路内部产生噪声，多级模拟电路使得光强度信号的质量严重变差。

2、模拟光强度信号传输的干扰问题。常规血氧探头直接将模拟光电信号经0.5-1.5米长的导线传输至监护仪等设备，容易受到工频干扰以及导线内部热噪声等影响，造成信号失真和生理生化参数计算误差。

3、数据输出多态性问题。常规血氧探头输出形式是来自光敏接受管的模拟光电转换信号，而不是生理生化参数的数据。事实上，高质量的、直接输出生理生化参数值不仅大幅度提高测量的精度和抗干扰能力，还能够减少监护仪中央处理器的计算负担，而且，对于不同的监护仪、计算机、数据显示器、打印机等设备，数据接口有可能不同，多态血氧饱和度等生理生化参数数据形式的输出方式将方便数据传输。但是，临床上常规使用的血氧探头均不能满足这个要求。