[实用新型]新型宽动态范围的脉搏血氧测量系统

说明书

技术领域

本实用新型属于生理指标检测技术领域，尤其是一种宽动态范围的脉搏血氧测量系统。

背景技术

脉搏血氧饱和度的检测是临床的常规检测指标，广泛应用在ICU、CCU等监护病房、普通病房以及手术过程的监护中，也可广泛用于动物实验对血氧饱和度的检测。脉搏血氧饱和度反映了机体血液中含氧血红蛋白的比例，能客观反映机体血氧状态。脉搏血氧饱和度的检测通常用分光光度法，该方法包括透射光和反射光法，其以朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律为基础，利用还原血红蛋白和氧合血红蛋白的光吸收系数的差别来进行。朗伯-比尔定律为：

I=I₀e^-εCd   (1)

其中，I为透射光强，I₀为入射光强，C为受光物质溶液浓度，d为溶液受光路径长度，ε为物质的光吸收常数。由此推出：

D=ln(I₀/I)=εCd   (2)

其中D为光密度，D通常采用双波长法进行测量定标。假设双波长光光路径长度相等，则波长1的光密度为：

D₁=ε₁₁C₁d+ε₁₂C₂d   (3)

波长2的光密度为：

D₂=ε₂₁C₁d+ε₂₂C₂d   (4)

其中ε_ij为波长λ_i的光线通过物质j时的吸收系数。

经过进一步的推导，可得到忽略了高次项的经验公式：

%SpO₂=A+B(D₁/D₂)+C(D₁/D₂)²   (5)

上式是在忽略了体表和其它非血红蛋白组织的影响情况下的近似公式，上式中，A，B，和C的值可以根据经验曲线确定。因此，经过双波长吸收测量得到(D₁/D₂)的值，即可以通过上式计算出血氧饱和度数值。

根据上述原理制成的脉搏血氧计通常使用透射型探头，如图1所示。使用时探头套在指尖或夹在耳朵、舌头等部位，探头上壁固定了两个并列放置的发光二极管，发光波长分别为660nm红光和904nm红外光；下壁是一个光电转换器件，将透射过手指的红光和红外光转换成电信号。其中，皮肤肌肉等组织对入射光的吸收在整个血液循环过程中保持恒定不变，因此这些来自非脉动的静脉血、毛细血管、以及肌肉组织等部分的光吸收成分代表了容积脉搏血流的直流分量；此外，由于皮肤内的血液容积在心脏的作用下呈周期性的脉动变化，在心脏交替收缩和舒张的过程中，光电接收器接收到的光强信号随之呈脉动性周期变化，代表了容积脉搏血流的交流分量。当发光管工作状态稳定后，两光强产生的直流分量相对比较稳定，故影响(D₁/D₂)值的主要是两路光强的交流分量。现有方法一般通过获得所述两路光的最大值和最小值来计算所需交流分量，因此，根据两种透射光在一个完整脉搏波中的波形就可以计算出(D₁/D₂)的值。

根据上述原理，血氧饱和度检测的基本方法是：利用还原血红蛋白和氧合血红蛋白对红光和红外光的吸收不同，对两路光强产生的直流分量和交流分量进行检测，然后根据公式计算出血氧饱和度数值。检测装置的基本结构包括血氧探头和信号处理装置：血氧探头的关键部件是一个包括发光二极管和光敏元件的传感器，发光二极管提供两种或两种以上的光；光敏元件把通过手指带有血氧饱和度信息的光信号转换成电信号；该电信号经过数字量化后被提供给信号处理模块用以计算血氧饱和度。