CN103784150A

CN103784150A - 一种血氧饱和度测量方法及测量仪

Info

Publication number: CN103784150A
Application number: CN201210424616.2A
Authority: CN
Inventors: 吴超; 孙薇
Original assignee: DONGGUAN VINCENT MEDICAL Manufacturing Co Ltd
Current assignee: DONGGUAN VINCENT MEDICAL Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明公开了一种血氧饱和度测量方法和测量仪，属于测量技术领域，用光源分别发射红光和红外光，用光电接收器分别获取红光信号和红外光信号的最大值及最小值，获取红光信号的最大值及最小值的差值与红外光信号的最大值及最小值的差值的比值，通过设置光源与光电接收器相隔2个以上不相等的距离，重复上述步骤获得2个以上的所述比值，确定2个以上比值中绝对值最大的比值用于计算血氧饱和度测量值，其中，采用1个光源和2个以上与光源距离不等的光电接收器或1个光电接收器和2个以上与光电接收器距离不等的光源来实现设置光源与光电接收器相隔2个以上不相等的距离，采用本发明提供的血氧饱和度测量方法和测量仪，可得到更加准确的血氧饱和度测量值，提高了血氧饱和度的测量准确性，并且使用更简便。

Description

一种血氧饱和度测量方法及测量仪

技术领域

本发明涉及一种人体生理信息的测量方法及测量仪器，特别涉及一种血氧饱和度测量方法及测量仪。

背景技术

血氧饱和度是血液中被氧结合的氧合血红蛋白的容量占全部可结合的血红蛋白容量的百分比，即血液中血氧的浓度，它是呼吸循环的重要生理参数。测量人体的血氧饱和度在医学上具有广泛的应用。

血氧饱和度测量方法是以朗伯-比尔定律和血液中氧合血红蛋白及血红蛋白对光的吸收特性不同为基础提出的。通过两种不同波长的光，一般采用600至700nm的红光及800至1000nm的红外光，分别照射入人体组织，在人体组织内反射后，再由光电接收器测量反射出来的红光和红外光信号。人体组织中的其他成分比如脂肪吸收光信号是恒定的，而动脉血中的氧合血红蛋白和血红蛋白对光信号的吸收是随着脉搏搏动作周期性变化的，经光电接收器测量后得到反映光信号变化的幅值高低变化的电信号。由于氧合血红蛋白和血红蛋白对同一种光线的吸收率各不相同，通过测量红光和红外光的光吸收比率便可以计算出氧和血红蛋白及血红蛋白的百分比。现有的血氧饱和度测量方法如图1所示。设计中一般选用940nm红外光和660nm红光，在该波长处，氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸收差别较大。

现有的血氧饱和度测量方法如图1所示，光源发射红光，光电接收器获取红光信号的最大值及最小值，光源发射红外光，光电接收器获取红外光信号的最大值及最小值，获取红光信号的最大值及最小值的差值与红外光信号的最大值及最小值的差值的比值，根据该比值进而计算得到血氧饱和度测量值。

现有的血氧饱和度测量仪都只有一个光源及一个光电接收器，光源可分时发出红光和红外光，光电接收器可分时测量红光和红外光信号。一种血氧饱和度测量仪的光源和光电接收器设置在一个夹子的两个夹端，这种光源和光电接收器的设置仅适用于手指尖、耳垂等可被夹住的组织部位，应用范围受到严重限制。如图2所示，有光源T0的夹端位于手指的指甲侧，有光电接收器R0的夹端位于手指的指肚侧，光源发出的红光和红外光从指甲侧穿透手指到达手指的指肚侧，被位于指肚侧的光电接收器接收。另一种改进的血氧饱和度测量仪，其光源T0和光电接收器R0设置为位于被测组织的同一侧，如图3所示。该改进的血氧饱和度测量仪可用于手臂、前额、胸部等体表部位。光源发出的红光和红外光照射入人体组织，由于人体组织是强散射介质，光在组织中的运动是随机性的，光子运动的经验模型证实，光子在组织中经过了一段类似抛物线的路径，光电接收器从被测组织体表的另一处测量红光和红外光信号。该改进的血氧饱和度测量仪的光源和光电接收器相对固定设计，彼此相隔的距离固定不可调。但由于光在人体组织的传输路径受测量部位的组织结构差异及测量个体的脂肪层厚度差异等影响，因此光源和光电接收器的最佳距离也受影响。对于光源和光电接收器相对固定设计，彼此相隔的距离固定不可调的设计，后级电路根据光电接收器测量的数据计算出的血氧饱和度数据准确度不高，特别是个体差异特别大的测量对象，可能测到错误的数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种血氧饱和度测量方法及测量仪，旨在提高测量准确性。

本发明提供了一种血氧饱和度测量方法，其中使用的测量仪包括可发出红光和红外光的光源，及用于测量红光和红外光光信号的光电接收器，所述光源和光电接收器紧贴人体被测组织的表皮，所述方法包括如下步骤：

光源发射红光，光电接收器获取红光信号的最大值及最小值，光源发射红外光，光电接收器获取红外光信号的最大值及最小值，获取红光信号的最大值及最小值的差值与红外光信号的最大值及最小值的差值的比值，

通过设置光源与光电接收器相隔2个以上不相等的距离，重复上述步骤，获得2个以上的所述比值，确定2个以上比值中绝对值最大的比值为最佳比值，根据最佳比值进而计算得到血氧饱和度测量值。

优选地，光源与光电接收器的距离设置在1cm至2cm以内。

本发明提供了一种血氧饱和度测量仪，包括光源、光电接收器，微处理器、及显示模块，所述光源可发出红光和红外光，所述光电接收器用于测量红光和红外光光信号，其特征在于，所述光电接收器数量在两个以上，并设置为与光源的距离不相等。

优选地，所述光电接收器的数量为3至5个。

优选地，所有光电接收器并排成一列并与光源位于同一排，或所有光电接收器设置在光源周围呈螺旋线排列。

本发明还提供了另一种一种血氧饱和度测量仪，包括光源、光电接收器，微处理器、及显示模块，所述光源可发出红光和红外光，所述光电接收器用于测量红光和红外光光信号，其特征在于，所述光源数量在两个以上，并设置为与光电接收器的距离不相等。

优选地，所述光源的数量为3个至5个。

优选地，所有光源并排成一列并与光电接收器位于同一排，或所有光源设置在光电接收器周围呈螺旋线排列。

本发明提供的血氧饱和度测量方法，通过设置光源与光电接收器相隔2个以上不相等的距离，获得2个以上的红光信号的最大值及最小值的差值与红外光信号的最大值及最小值的差值的比值，确定2个以上比值中绝对值最大的比值为最佳比值，根据最佳比值进而计算得到血氧饱和度测量值，测量得出的数据更加可靠准确。

本发明提供的血氧饱和度测量仪，采用1个光源及2个以上与光源的距离不等的光电接收器或者1个光电接收器及2个以上与光电接收器的距离不等的光源来实现设置光源与光电接收器相隔2个以上不相等的距离，测量得到2个以上光源与光电接收器距离不等的红光信号的最大值及最小值的差值与红外光信号的最大值及最小值的差值的比值，从中确定绝对值最大的比值为最佳比值，根据最佳比值进而计算得到血氧饱和度测量值，测量得出的数据更加可靠准确，并且由于采用一发多收或多发一收的设计，在使用过程中，不需调整光源与光电接收器的距离，使用简便。

附图说明

图1、现有的血氧饱和度测量方法流程图。

图2、一种现有的血氧饱和度测量仪的光源与探头的设计。

图3、另一种现有的血氧饱和度测量仪的光源与探头的设计。

图4、本发明的血氧饱和度测量方法流程图。

图5、本发明的血氧饱和度测量仪的一种结构示意图。

图6、本发明的血氧饱和度测量仪的光源和探头的一种设计示意图。

图7、本发明的血氧饱和度测量仪的光源和探头的另一种设计示意图。

图8、本发明的血氧饱和度测量仪的另一种结构示意图。

图9、本发明的血氧饱和度测量仪的光源和探头的一种设计示意图。

图10、本发明的血氧饱和度测量仪的光源和探头的另一种设计示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种血氧饱和度测量方法，其中使用的测量仪包括可发出红光和红外光的光源，及用于测量红光和红外光光信号的光电接收器，使用时，光源和光电接收器紧贴人体被测组织的表皮，具体的步骤如图4所示。

首先光源发射红光，光电接收器获取红光信号的最大值及最小值，接着光源发射红外光，光电接收器获取红外光信号的最大值及最小值，接着获取红光信号的最大值及最小值的差值与红外光信号的最大值及最小值的差值的比值。

通过设置光源与光电接收器相隔2个以上不相等的距离，重复上一段所述的步骤，获得2个以上的红光信号的最大值及最小值的差值与红外光信号的最大值及最小值的差值的比值，确定这2个以上比值中绝对值最大的比值为最佳比值，根据最佳比值进而计算得到血氧饱和度测量值。

光源与光电接收器的距离最好设置在1cm至2cm以内，其中一个距离设置为1.5cm最佳。

本发明还提供了一种血氧饱和度测量仪，如图5所示，包括微处理器、显示模块、光源、2个以上与光源的距离不相等的光电接收器以及一些外围电路，外围电路比如电源等在图中未示出，图5中示意画出3个光电接收器，分别为光电接收器R1、光电接收器R2、光电接收器R3，光源T与3个光电接收器的设置可如图6所示，光电接收器R1、光电接收器R2、光电接收器R3并排成一列并与光源T在同一直线上。

光源T在微处理器的控制下可发出波长为660nm附近的红光以及波长为940nm附近的红外光，两束光在微处理器的控制下轮流依次发射。如图6所示，光源T发出的两束光将照射入人体被测组织，由于人体是强散射组织，光在照射入人体被测组织后沿着不同方向的路径传播，图中W1、W2、W3分别示意出光传播的三条不同路径，除此3条光传播路径外，还有无数的其他路径，在图6中未示出。光在人体测量组织内传播后从被测组织的体表的另一处出射出来。光电接收器用于测量出射出来的两束光信号。三个光电接收器R1、R2、R3并列排列并与光源的距离分别为D1、D2、D3，分别测量W1、W2、W3三条光路传播后从体表出射出来的光信号，光电接收器的测量切换时间在微处理器的控制下保持与光源发射光的切换时间一致。R1、R2、R3测量的数据被传送到微处理器，由微处理器进行信号处理得出三个光电接收器获取的信号中，红光信号的最大值及最小值的差值与红外光信号的最大值及最小值的差值的比值的绝对值最大的信号供后级电路计算出血氧饱和度，显示模块用于显示显示血氧饱和度测量仪的操作界面及测量数据。

由于光在人体组织传播的光强衰减程度因个体而异，可设置光源T发出的光的光强为可调整的方式，以此来提高适用人群，比如较肥胖的脂肪较厚的这类人群。

图6所示是光电接收器则三个接收器与光源的距离差为一个光电接收器本身的长度尺寸，这是光电接收器放置位置的一种设计。为了缩小每个光电接收器与光源的距离差，则光电接收器的位置设计还可如图7所示的呈一段螺旋线地放置，在图7中，纸面向内为人体被测组织，纸面向外为体表之外。

本发明还提供了一种血氧饱和度测量仪，如图8所示，包括微处理器、显示模块、光电接收器、2个以上与光电接收器的距离不相等的光源以及一些外围电路，外围电路比如电源等在图中未示出，图8中示意画出3个光源，分别为光源T1、光源T2、光源T3，光电接收器R与3个光源的设置可如图9所示，光源T1、光源T2、光源T3并排成一列并与光电接收器R在同一直线上。为了缩小每个光源与光电接收器的距离差，则光源的位置设计还可如图10所示的呈一段螺旋线地放置，在图10中，纸面向内为人体被测组织，纸面向外为体表之外。

根据对红光和红外光在人体的传播路径的研究，优选地，光源与光电接收器的距离设置在1cm至2cm以内。

以上所揭示的仅为本发明的较佳实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种血氧饱和度测量方法，其中使用的测量仪包括可发出红光和红外光的光源，及用于测量红光和红外光光信号的光电接收器，所述光源和光电接收器紧贴人体被测组织的表皮，所述方法包括如下步骤：

其特征在于，通过设置光源与光电接收器相隔2个以上不相等的距离，重复上述步骤，获得2个以上的所述比值，确定2个以上比值中绝对值最大的比值为最佳比值，根据最佳比值进而计算得到血氧饱和度测量值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，光源与光电接收器的距离设置在1cm至2cm以内。

3.一种血氧饱和度测量仪，包括光源、光电接收器，微处理器、及显示模块，所述光源可发出红光和红外光，所述光电接收器用于测量红光和红外光光信号，其特征在于，所述光电接收器数量在两个以上，并设置为与光源的距离不相等。

4.如权利要求3所述的血氧饱和度测量仪，其特征在于，所述光电接收器的数量为3个至5个。

5.如权利要求3或4所述的血氧饱和度测量仪，其特征在于，所有光电接收器并排成一列并与光源位于同一排或所有光电接收器设置在光源周围呈螺旋线排列。

6.一种血氧饱和度测量仪，包括光源、光电接收器，微处理器、及显示模块，所述光源可发出红光和红外光，所述光电接收器用于测量红光和红外光光信号，其特征在于，所述光源数量在两个以上，并设置为与光电接收器的距离不相等。

7.如权利要求所述的血氧饱和度测量仪，其特征在于，所述光源的数量为3个至5个。

8.如权利要求6或7所述的血氧饱和度测量仪，其特征在于，所有光源并排成一列并与光电接收器位于同一排或所有光源设置在光电接收器周围呈螺旋线排列。