CN111466923A - 一种多通道组织血氧同步无创监测装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多通道组织血氧同步无创监测装置及其方法，包括柔性衬板和固定于所述柔性衬板上的光源和光电传感器，柔性衬板的检测平面内呈间隔分布有多个光源和多个光电传感器，多个所述光源与多个所述光电传感器间形成用于检测血氧数据的多路监测通道，多路所述监测通道分布于所述柔性衬板检测平面内的各个区域。本发明可以实现对同一光源与其周围多个光电传感器之间所形成的多个监测通道进行同步监测，快速分析各个监测通道的血氧数据，实时分析并对异常数据作出提醒，整个柔性衬板可以避免漏光监测问题，血氧监测准确性大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及血氧检测技术领域，具体涉及一种多通道血氧检测装置及其方法。
背景技术
血氧饱和度探头是测定人体血液中的氧浓度即血氧饱和度的一种仪器，传感器由发光管和光电传感器组成，在外科手术或危重病人的监护中可及时了解血液中氧含量。
组织血氧是局部组织中微动脉血、微静脉血和毛细血管血液各自血氧饱和度的加权平均,并且微静脉血的血氧饱和度占主要地位。
基于修正的朗伯比尔定律(Lambert-Beer)，通过近红外光谱法监测组织血氧、脑血氧供需平衡，是近年来发展起来的一种极具前景的技术，为临床提供了一种便携、实时、连续、操作简单的无创伤监测方法，可广泛用于组织血氧、脑血氧监测的各种场合，获得易于临床应用的组织血氧、脑血氧饱和度数值。波长在700～1000nm的近红外光，对人体组织具有较好的穿透性。近红外光主要被组织中的氧合血红蛋白和还原血红蛋白吸收，而两者的吸收谱有明显差异，氧合血红蛋白的最大吸收光谱在850～1000nm，还原血红蛋白的最大吸收光谱是700～760nm。
目前，脑血氧、组织血氧监测都是采用单个探头进行监测，如重庆名希、苏州爱琴；单个探头可以简单的进行血氧饱和度的监测，但也存在一些缺陷，容易因为贴合不好、漏光、位置选取不佳，尤其是对皮肤移植的患者，对其移植处进行血氧饱和度监测时，会导致血氧饱和度监测不准确。
中国专利文献CN 203290911公开了一种反射式多传感器阵列血氧检测装置，包括仪器机体、光敏传感器阵列、光发射器阵列以及绑带，光发射器阵列分布在光敏传感器阵列周围。上述专利文献中将所有光发射器集中在一起，同时将多个光敏传感器匹配到了光发射器周围，通增加光照和接收的面积，光照强度和接收信号的强度比单一传感器有很大的提升，但成本较高。
发明内容
本发明目的是解决现有技术中对单头探头只能对点进行监测，不能对整个面实现监测，若出现贴合不严等问题，会影响血氧饱和度监测数据的准确度，为此，本发明提供了一种多通道组织血氧同步无创监测装置及其方法，具有便携、实时准确且成本低。
本发明采用如下技术方案：
一种多通道组织血氧同步无创监测装置，包括柔性衬板和固定于所述柔性衬板上的光源和光电传感器，所述柔性衬板的检测平面内呈间隔分布有多个光源和多个光电传感器，多个所述光源与多个所述光电传感器间形成用于检测血氧数据的多路监测通道，多路所述监测通道分布于所述柔性衬板检测平面内的各个区域。
多个所述的光源与所述光电传感器间在所述柔性衬板的两个垂直方向上呈等间隔交错分布，相邻两排和两列中的所述光源和光电传感器呈交错排布，且间隔距离保持一致。
所述光源和所述光电传感器在所述柔性衬板上的两垂直方向上形成至少为4x3型矩阵结构。
所述光源和光电传感器所形成的矩阵结构中的每排和每列中设置至少一个光源和至少两个光电传感器，且具有两个所述光电传感器位于所述光源的同一侧。
所述装置还包括：
MCU处理器，用于向所述光源对应的多个监测通道发送指令采集信号，接收经多个监测通道中的所述光电传感器采集的血氧数据，所述MCU处理器对各个监测通道的血氧数据进行数据处理，得到各个监测通道对应区域的血氧饱和度同步数据；
显示屏，用于显示各个监测通道区域的血氧饱和度数值和/或趋势曲线；
按键或触控键，用于向所述MCU处理器输入用于对各个监测通道进行血氧监测的信息。
所述装置还设有报警器，当所述MCU处理器所得到的邻近监测通道的血氧饱和度数值超出所设定的阈值范围时，所述报警器对外发出警示信号。
所述报警器所发出的警示信号为声音信号和/或光信号。
另一方面，本发明还提供了一种多通道组织血氧同步无创监测方法，将带有多个光源和多个光电传感器的柔性衬板贴附在患者所需监测部位；逐一控制各个监测区域的光源，依次对监测区域内的光源与其周围的光电传感器间所形成的多路监测通道进行同步组织血氧监测；基于修正的朗伯比尔定律(Lambert-Beer)对监测区域内的多路监测通道的血氧数据进行计算，得到血氧饱和度数值；对同一监测区域内的多通道血氧饱和度数值进行比较，对偏差较大数值给予剔除或异常指示。
所述方法还包括对同一光源或相邻光源的多个监测通道的血氧饱和度数值进行比对，若多个监测通道间的血氧饱和度数值偏差存在超出3个百分点或存在血氧饱和度数值偏低时，控制报警器发出警示信号。
本发明技术方案，具有如下优点：
A.本发明可实现对一片面积区域的血氧饱和度实时同步监测，通过对同一光源或相邻光源所形成的多个监测通道的血氧饱和度值进行临近比较，当多个监测通道中存在临近检测数值偏差在3个百分点以上的，或其中少数检测数值偏低的，可以进行纠正，或给使用者进行提示，使对血氧监测更加准确，防止单一监测因样本问题导致的血氧饱和度监测偏差。这里的样本问题包含但不限制于探头与皮肤贴合不好，探头漏光导致的监测不准，监测位置特殊导致的监测不准确等。
B.本发明通过在柔性衬板上呈矩阵方式设置多个光源和光电传感器，多个光源和多个光电传感器在矩阵的行间和列间呈交错分布，不同组合后形成多个监测通道结构，完全避免了现有技术中存在的漏光及贴合不好等问题，提高了血氧饱和度数据的监测准确度，具有便携、实时、连续、操作简单的无创伤监测，可广泛用于组织血氧、脑血氧监测的各种场合，获得易于临床应用的组织血氧、脑血氧饱和度数值。
C.本发明可以实现对一片区域血氧饱和度的差异变化进行监测，这些差异表现为，局部区域血氧饱和度降低，或此区域内血氧饱和度数值差异在3个百分点数值以上，或检测出的总的血氧饱和蛋白数量差异明显，通过这些差异来辨别组织是否发生病变，如水肿、渗血、血管、阻塞等。
D.本发明可实现对组织移植的监测，将柔性衬板覆盖在组织移植部位，监测移植部位组织的血氧饱和度数据，借此可以判断组织移植是否成功，尤其是对部分移植成功和部分移植失败情况的监测，为组织移植监测提供了一种有效的实时监测手段。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提供的监测装置中的光源和光电传感器第一种分布平面示意图；
图2是本发明所提供的监测装置中的光源和光电传感器第二种分布平面示意图；
图3是本发明所提供的监测装置中的光源和光电传感器第三种分布平面示意图；
图4是本发明所提供的多通道组织血氧同步无创监测原理框图。
图中标识如下：
1-柔性衬板；2-光源；3-光电传感器；4-监测通道。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种多通道组织血氧同步无创监测装置，包括柔性衬板1和固定于柔性衬板1上的光源2和光电传感器3，即形成了检测血氧饱和度的探头，柔性衬板1的检测平面内设有呈间隔分布有多个光源2和多个光电传感器3，多个光源2与多个光电传感器3间形成用于检测血氧数据的多路监测通道4，多路监测通道4分布于柔性衬板1检测平面内的各个区域。
见图1所示，在矩阵的每行和每列中分别设置了多个光源2与多个光电传感器3，同一行和同一列中的光源2与光电传感器3呈交错等间距排列，同时相邻两排和两列中的光源2和光电传感器3呈交错排布，且间隔距离保持一致，比如图1，以排上的光源2和光电传感器3排布为例，最下面第四排的排布方式与第二排的排布方式完全相同，第一排的排布方式与第三排的排布方式完全相同，同一个光源2的两侧分别为光电传感器3。
图1中的左下角的光源在横向和竖向上分别形成了一个监测通道4，可以得到两个血氧监测数据，实现两个不同区域的血氧饱和度同步检测，大大提高了检测效率。多个光源2在柔性衬板1的检测平面内形成了多个这样的监测通道4，从而实现了柔性衬板1覆盖下的多个不同监测区域对应不同组织的血氧检测。当然，本发明中对应的多个光源2和光电传感器3在柔性衬板1上的两垂直方向上形成至少为4x3型矩阵结构，或者为3x4型矩阵结构，即比图1中所给示例为4x4矩阵结构少一排或少一列。多个光源2与光电传感器3呈阵列分布，也可以采用圆形矩阵，或方形矩阵，这里不做具体限制。对于光源与同侧的两光电传感器之间所形成的一个监测通道，具体的计算血氧饱和度的方法属于现有技术，这里不再赘述，本发明提供了一种可以监测一片面积上多个监测区域的血氧参数，大大提高了对不同组织的血氧饱和度监测效率。
图1所示，光源2和光电传感器3在柔性衬板1上呈方形矩阵设置，相邻两排和两列中的光源1和光电传感器2呈交错排布。图1为4*4矩阵结构，当将其作为本监测装置最小的监测单元时，可以在此基础上进一步扩充矩阵中的光源和光电传感器数量，如图2和图3所示，其中图2为4*6矩阵结构，图3为8*8矩阵结构，其中图3中位于中部的同一光源形成了4个监测通道4，控制此光源2开启，可以同步监测其周围的四个邻近区域的血氧饱和度值，效率更高。对于设置更多光源和光电传感器所形成的矩阵结构，可以监测检测部位的面积更大，监测能力更强，这里不再赘述。
上述图1至图3中所形成的探头还与后续数据处理器连接，即本发明监测装置中还包括：MCU处理器、显示屏和按键或触控键，原理框图如图4所示。
其中的MCU处理器用于向光源对应的多个监测通道发送指令采集信号，且接收同一光源下所产生的多个监测通道中的多个光电传感器所采集的血氧数据，MCU处理器对各个监测通道的血氧数据进行数据处理与计算，得到各个监测通道对应区域的血氧饱和度同步数据；
显示屏与MCU处理器连接，用于显示各个监测通道区域的血氧饱和度同步数值和/或趋势曲线；
按键或触控键，用于向MCU处理器输入用于对各个监测通道进行血氧监测的信息。比如控制某个监测区域的光源点亮，或输入检测患者的信息等。
为了便于对一些异常血氧数据进行实时监测与提醒，本发明监测装置上还设有与MCU处理器连接的报警器，当MCU处理器所得到的邻近监测通道的血氧饱和度数值超出所设定的阈值范围时，报警器对外发出警示信号。比如报警器发出声音信号和/或光信号等警示信号。这里的MCU处理器及报警器可以采用现有技术，通过程序控制柔性衬板上各个检测平面上的光源及光电传感器的监测，内嵌计算模块进行血氧饱和度计算。
本发明具体的同步无创监测方法如下：
将带有多个光源和多个光电传感器的柔性衬板贴附在患者所需监测部位；逐一控制各个监测区域的光源，依次对监测区域内的光源与其周围的光电传感器间所形成的多路监测通道进行同步组织血氧监测；基于修正的朗伯比尔定律(Lambert-Beer)对监测区域内的多路监测通道的血氧数据进行计算，得到血氧饱和度数值；对同一监测区域内的多通道血氧饱和度数值进行比较，对偏差较大数值给予剔除或异常指示。其中MCU处理器通过设置的程序对同一光源或相邻光源的多个监测通道的血氧饱和度数值进行数据比对，若多个监测通道间的血氧饱和度数值偏差存在超出3个百分点或存在血氧饱和度数值偏低时，控制报警器发出警示信号。
具体地，MCU处理器驱动柔性衬板上的其一光源点亮时，两个光电传感器同时检测光源穿透组织后的出射光强，从而获取组织对光波的吸收变量，通过获取组织对两种不同光波的吸收变量，根据含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白对光谱的吸收率不同，再根据修正的朗伯比尔定律(Lambert-Beer)计算出血氧饱和度数值。以此获取面积区域内的所有可能的检测单元结果后的血氧饱和度数值后，进行归一化处理，挑出特异点做为异常点排除，针对区域有一定规律的变化量，进行变量分析，判断出组织异常，如：水肿、渗血、血管阻塞、皮肤或组织移植是否成功等，尤其是对部分移植成功和部分移植失败情况的监测，为组织移植监测提供了一种有效的监测手段。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种多通道组织血氧同步无创监测装置，包括柔性衬板和固定于所述柔性衬板上的光源和光电传感器，其特征在于，所述柔性衬板的检测平面内呈间隔分布有多个光源和多个光电传感器，多个所述光源与多个所述光电传感器间形成用于检测血氧数据的多路监测通道，多路所述监测通道分布于所述柔性衬板检测平面内的各个区域。
2.根据权利要求1所述的多通道组织血氧同步无创监测装置，其特征在于，多个所述的光源与所述光电传感器间在所述柔性衬板的两个垂直方向上呈等间隔交错分布，相邻两排和两列中的所述光源和光电传感器呈交错排布，且间隔距离保持一致。
3.根据权利要求2所述的多通道组织血氧同步无创监测装置，其特征在于，所述光源和所述光电传感器在所述柔性衬板上的两垂直方向上形成至少为4x3型矩阵结构。
4.根据权利要求2或3所述的多通道组织血氧同步无创监测装置，其特征在于，所述光源和光电传感器所形成的矩阵结构中的每排和每列中设置至少一个光源和至少两个光电传感器，且具有两个所述光电传感器位于所述光源的同一侧。
5.根据权利要求4所述的多通道组织血氧同步无创监测装置，其特征在于，所述装置还包括：
MCU处理器，用于向所述光源对应的多个监测通道发送指令采集信号，接收经多个监测通道中的所述光电传感器采集的血氧数据，所述MCU处理器对各个监测通道的血氧数据进行数据处理，得到各个监测通道对应区域的血氧饱和度同步数据；
显示屏，用于显示各个监测通道监测区域的血氧饱和度数值和/或趋势曲线；
按键或触控键，用于向所述MCU处理器输入用于对各个监测通道进行血氧监测的信息。
6.根据权利要求5所述的多通道组织血氧同步无创监测装置，其特征在于，所述装置还设有报警器，当所述MCU处理器所得到的邻近监测通道的血氧饱和度数值超出所设定的阈值范围时，所述报警器对外发出警示信号。
7.根据权利要求6所述的多通道组织血氧同步无创监测装置，其特征在于，所述报警器所发出的警示信号为声音信号和/或光信号。
8.一种多通道组织血氧同步无创监测方法，其特征在于，将带有多个光源和多个光电传感器的柔性衬板贴附在患者所需监测部位；逐一控制各个监测区域的光源，依次对监测区域内的光源与其周围的光电传感器间所形成的多路监测通道进行同步组织血氧监测；基于修正的朗伯比尔定律(Lambert-Beer)对监测区域内的多路监测通道的血氧数据进行计算，得到血氧饱和度数值；对同一监测区域内的多通道血氧饱和度数值进行比较，对偏差较大数值给予剔除或异常指示。
9.根据权利要求8所述的多通道组织血氧同步无创监测方法，其特征在于，所述方法还包括对同一光源或相邻光源的多个监测通道的血氧饱和度数值进行比对，若多个监测通道间的血氧饱和度数值偏差存在超出3个百分点或存在血氧饱和度数值偏低时，控制报警器发出警示信号。
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| CN113274012A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-08-20 | 中科搏锐（北京）科技有限公司 | 一种无创血气监测装置及体内外血液无创闭环监测系统 |
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Legal Events
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