CN112773361A - 反射式血氧仪的模拟器和反射式血氧仪的模拟方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种反射式血氧仪的模拟器和反射式血氧仪的模拟方法，反射式血氧仪的模拟器包括：处理器、输入装置、恒流源驱动电路、发射器负载电路，处理器用于接收输入装置传输的目标检测值，根据目标检测值计算输出电压，向恒流源驱动电路传输输出电压，根据发射器负载电路的运行时序，获取对应的控制信号，并向发射器负载电路传输控制信号，恒流源驱动电路用于驱动发射器负载电路基于输出电压产生稳定的负载电流，发射器负载电路用于根据控制信号控制发射器负载电路产生对应的检测信号，检测信号用于提供给反射式血氧仪采集。本申请反射式血氧仪的模拟器，能够对反射式血氧仪的测量结果进行校验，极大地提高了反射式血氧仪的校准便利程度。

Description

反射式血氧仪的模拟器和反射式血氧仪的模拟方法

技术领域

本申请涉及血氧仪校验技术领域，具体而言，涉及一种反射式血氧仪的模拟器和反射式血氧仪的模拟方法。

背景技术

脉搏血氧仪是一个非常重要的非侵入式用于测量血氧饱和度水平和脉搏的仪器，被广泛应用于医疗行业，在许多疾病的诊治过程中，脉搏和血氧饱和度是最为重要的生命体征监测参数之一。

现有技术中，脉搏血氧仪包括两种类型，一种是透射式血氧仪，另一种是反射式脉搏血氧仪，其中，透射式血氧仪只能用于比较有限的身体部位，如手指，耳垂等，而反射式脉搏血氧仪可以放在全身不同位置的很小的传感器就可以测量出血氧饱和度及脉率。

然而，目前尚未提供有反射式血氧仪的模拟器，导致反射式血氧仪的测量准确性无法保证。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种反射式血氧仪的模拟器和反射式血氧仪的模拟方法，以解决现有技术中反射式血氧仪的测量准确性无法保证的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请一实施例提供了一种反射式血氧仪的模拟器，包括：处理器、输入装置、恒流源驱动电路、发射器负载电路；

其中，所述输入装置、所述恒流源驱动电路的输入端分别和所述处理器连接，所述处理器还和所述发射器负载电路的控制端连接，所述恒流源驱动电路的输出端和所述发射器负载电路的第一端连接，所述发射器负载电路的第二端和电源端连接；

所述处理器，用于接收所述输入装置传输的目标检测值，所述目标检测值包括：目标血氧值和目标脉率值，根据所述目标检测值计算输出电压，向所述恒流源驱动电路传输所述输出电压，根据反射式血氧仪的运行时序，获取对应的控制信号，并向所述发射器负载电路传输所述控制信号；

所述恒流源驱动电路，用于驱动所述发射器负载电路基于所述输出电压产生稳定的负载电流；

所述发射器负载电路，用于根据所述控制信号控制所述发射器负载电路产生对应的检测信号，其中，所述检测信号用于提供给所述反射式血氧仪采集。

可选地，所述发射器负载电路包括：第一发射器和第二发射器；

所述处理器，具体用于根据所述反射式血氧仪的第一运行时序和所述反射式血氧仪的第二运行时序，分别获取所述第一发射器对应的第一控制信号、所述第二发射器对应的第二控制信号，以及根据所述第一控制信号和所述第二控制信号分别控制所述第一发射器和所述第二发射器交替点亮，以使所述第一发射器产生第一检测信号，所述第二发射器发生第二检测信号；

其中，所述反射式血氧仪的运行时序包括所述第一运行时序和所述第二运行时序，所述检测信号包括所述第一检测信号和所述第二检测信号。

可选地，所述发射器负载电路还包括四个开关元件；

四个所述开关元件与所述第一发射器、所述第二发射器连接呈H桥电路，所述处理器的输出端与所述四个开关元件的四个控制端分别连接。

可选地，所述模拟器还包括：数模转换电路，用以将所述输出电压转换为模拟输出电压；

所述处理器的输出端和所述数模转换电路的输入端连接，所述数模转换电路的输出端和所述恒流源驱动电路的输入端连接，所述恒流源驱动电路的输出端和所述发射器负载电路的第一端连接。

可选地，所述恒流源驱动电路包括：运放电路、中间开关元件以及采样电阻；

所述数模转换电路的输出端和所述运放电路的第一端连接，所述运放电路的输出端和所述中间开关元件的控制端连接，所述中间开关元件的第一端和所述发射器负载电路的第一端连接；

所述中间开关元件的第二端和所述采样电阻的第一端连接，所述采样电阻的第二端接地，所述采样电阻的第一端与所述运放电路的第二端连接；

所述运放电路，用于基于所述模拟电压信号和所述采样电阻的电压信号，控制输出控制信号。

可选地，所述运放电路包括两级运放，所述两级运放包括：电压跟随器和比较器；

所述电压跟随器的第一端和所述比较器的第一端连接，所述运放电路的第一端为所述电压跟随器的第二端；

所述比较器的第二端为所述运放电路的第二端。

可选地，所述模拟器还包括：稳压电路；

所述稳压电路的输入端与所述电源端连接，所述稳压电路的输出端分别与所述电压跟随器的第一电源端、第二电源端连接，以及与所述比较器的第一电源端、第二电源端连接。

可选地，所述模拟器还包括：存储器；

所述存储器和所述处理器连接，所述处理器具体用于根据所述目标检测值调用所述存储器内的标定曲线，并根据所述标定曲线计算获取所述输出电压。

第二方面，本申请另一实施例提供了一种反射式血氧仪的模拟方法，应用于第一方面任一项所述的反射式血氧仪的模拟器，所述方法包括：

接收所述输入装置传输的目标检测值，所述目标检测值包括：目标血氧值和目标脉率值；

根据所述目标检测值计算获取输出电压；

根据反射式血氧仪的运行时序，获取对应的控制信号；

基于所述输出电压产生稳定的负载电流；

根据所述控制信号产生对应的检测信号，其中，所述检测信号用于提供给反射式血氧仪采集。

可选地，所述模拟器还包括：存储器；所述存储器与所述处理器连接；

所述根据所述目标检测值计算获取输出电压，包括：

根据所述目标检测值调用所述存储器内的标定曲线；

根据所述标定曲线计算获取所述输出电压。

本申请提供了一种反射式血氧仪的模拟器和反射式血氧仪的模拟方法，反射式血氧仪的模拟器包括：处理器、输入装置、恒流源驱动电路、发射器负载电路，其中，输入装置、恒流源驱动电路的输入端分别和处理器连接，处理器还和发射器负载电路的控制端连接，恒流源驱动电路的输出端和发射器负载电路的第一端连接，发射器负载电路的第二端和电源端连接，处理器，用于接收输入装置传输的目标检测值，目标检测值包括：目标血氧值和目标脉率值，根据目标检测值计算输出电压，向恒流源驱动电路传输输出电压，根据发射器负载电路的运行时序，获取对应的控制信号，并向发射器负载电路传输控制信号，恒流源驱动电路，用于驱动发射器负载电路基于输出电压产生稳定的负载电流，发射器负载电路，用于根据控制信号控制发射器负载电路产生对应的检测信号，其中，检测信号用于提供给反射式血氧仪采集。本申请提供的反射式血氧仪的模拟器，能够对反射式血氧仪的测量结果进行校验，从而极大地提高了反射式血氧仪的校准便利程度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本申请实施例提供的反射式血氧仪的模拟器的示意图一；

图2示出了本申请实施例提供的反射式血氧仪的模拟器的示意图二；

图3示出了本申请实施例提供的660nm红光和880nm红外光的时序示意图；

图4示出了本申请实施例提供的发射器负载电路的示意图；

图5示出了本申请实施例提供的反射式血氧仪的模拟器的示意图三；

图6示出了本申请实施例提供的反射式血氧仪的模拟器的示意图四；

图7示出了本申请实施例提供的运放电路和发射负载电路的示意图；

图8示出了本申请实施例提供的反射式血氧仪的模拟方法的流程示意图。

附图标记：

100-处理器；200-输入装置；300-恒流源驱动电路；400-发射器负载电路；500-数模转换电路；600-存储器；

301-运放电路；302-中间开关元件；303-采样电阻；401-第一发射器；402-第二发射器；403-开关元件；

3011-电压跟随器；3012-比较器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，“连接”和/或“相连”，如果被连接和/或“相连”的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在介绍本申请提供的反射式血氧仪的模拟器和反射式血氧仪的模拟方法之前，首先对本申请涉及专业名词进行说明：

脉搏指浅表动脉的搏动，正常人的脉搏和心跳是一致的。

心率指心脏跳动的频率，一般人在每分钟60至90次之间。但是人在运动和紧张等情况下，会出现心跳加快的情况。脉率是每分钟的脉搏数，正常情况下脉率和心率是一致的，当房颤或频发期前收缩时脉率较心率少。

脉搏血氧仪的工作原理是：位于可见红光光谱和红外光谱的两个光源交替照射人体的测试部位，根据人体对这两种光的吸收情况计算得到血氧值(即血氧饱和度)和脉率。下面进行详细介绍：

不同含氧量的血液对不同波长的光吸收率不同，根据这个特性测量血氧饱和度，其中，血液中氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(Hb)对不同波长的光吸收系数不同。采用660nm的红光和900nm红外光，分时交替照射含有动脉血管的部位，脉搏血氧仪的光电管检测经过人体后的红光信号和红外光信号，并分别从这两种信号中将两种波长的信号分离出来，从两种波长对应信号中去除直流分量(表皮、肌肉、骨骼和静脉等引起的光吸收)，剩下交流分量(动脉血的HbO2和Hb浓度随着血液的脉动做周期性的改变引起的)，其中，交流分量的脉动规律与心脏的脉动一致，用来计算脉率(即红光信号和红外光信号的波形中周期的倒数)，两种交流分量之比用来计算血氧饱和度(SpO2)，其中，直流分量归因于非挥发性组织的光吸收：静脉毛细血管和动脉血，交流分量是由于动脉血液的脉动性，由于动脉与心脏有直接联系，动脉血液随着心脏的跳动而跳动。

计算公式如下所示：

AC_red为红光信号的交流分量，DC_red为红光信号的直流分量，AC_IR为红外光信号的交流分量，DC_IR为红外光信号的交流分量。

一般通过实验的方法来确定R与血氧饱和度的对应关系，即定标曲线。大多数脉搏血氧仪生产厂家都以实验方法获取经验定标曲线以完成产品出厂前的预定。因此，血氧饱和度的计算公式可以如下所示：

SpO2＝104–17R＝104–17(0.43)＝96.8％

目前市面上的脉搏血氧仪包括两种类型，一种是透射式血氧仪，另一种是反射式血氧仪。其中，光传感器的发射端和接收端布置在人体两端，光信号透过身体组织进入接收端的，称为透射式血氧仪。透射式的测量方法只能用于比较有限的身体部位，如手指，耳垂等；此外，当使用透射式血氧仪进行测量时，某些情况下的身体条件如压力和温度可影响精度的脉搏血氧仪的读数。

光传感器的发射和接收端布置在人体一侧，光信号进入身体组织再反射回来进入接收端的，称为反射式血氧仪。采用反射式血氧仪进行测量时，放在全身不同位置的很小的传感器就可以测量出血氧饱和度及脉率，因此反射式血氧仪可以适用于身体任何部位，特别是脑组织氧含量的测定只能使用反射式血氧仪测量。其中，对于反射式血氧仪来说，典型的运动伪差已由系统内部算法补偿。

脉搏血氧仪的模拟器是一种在生产过程控制和临床使用及维修等实际情况下，对脉搏血氧仪进行标定和校验的专用仪器。它可以根据经验定标曲线设定不同的血氧饱和度，它的模拟组织模型是根据脉搏血氧仪的传感器探头设计，只要将待标定的脉搏血氧仪的探头夹与该模拟器的模拟组织模型(通常是手指形状)上，该模拟器可以当作一个虚拟的可提供各种血氧状况的人体食指。

然而，目前市面上仅仅提供有针对透射式血氧仪的模拟器，包括进口透射式血氧仪的模拟器和国产透射式血氧仪的模拟器两种类型，当前有部分血氧仪，还有几乎全部具有血氧检测的手环等可穿戴式设备，都是反射式的血氧测量方法，在没有配套的模拟器的情况下，仪器的准确性无法便利的实时批量检测，也即尚未提供有反射式血氧仪的模拟器，导致反射式血氧仪的测量准确性无法保证。基于此，本申请提供了一种反射式血氧仪的模拟器，能够对反射式血氧仪的测量结果进行校验，从而极大地提高了反射式血氧仪的校准便利程度。

下面结合几个具体实施例对本申请提供的反射式血氧仪的模拟器进行说明。

图1示出了本申请实施例提供的反射式血氧仪的模拟器的示意图一，如图1所示，反射式血氧仪的模拟器包括：处理器100、输入装置200、恒流源驱动电路300、发射器负载电路400。

其中，输入装置200、恒流源驱动电路300的输入端分别和处理器100连接，处理器100还和发射器负载电路400的控制端连接，恒流源驱动电路300的输出端和发射器负载电路400的第一端连接，发射器负载电路400的第二端和电源端连接。

处理器100，用于接收输入装置200传输的目标检测值，目标检测值包括：目标血氧值和目标脉率值，根据目标检测值计算输出电压，向恒流源驱动电路300传输输出电压，根据反射式血氧仪的运行时序，获取对应的控制信号，并向发射器负载电路400传输控制信号。

恒流源驱动电路300，用于驱动发射器负载电路400基于输出电压产生稳定的负载电流。

发射器负载电路400，用于根据控制信号控制发射器负载电路400产生对应的检测信号，其中，检测信号用于提供给反射式血氧仪采集。

其中，输入装置200可以为按键，用户可以通过按键输入目标检测值，目标检测值包括：目标血氧值和目标脉率值，也就是说，用户可以通过按键输入需要模拟的目标血氧值和目标脉率值。

需要说明的是，反射式血氧仪的模拟器还可以设有显示屏，通过显示屏可以将用户输入的目标检测值进行显示。

处理器100可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，用户通过输入装置200输入目标检测值，输入装置200可以将目标检测值传输给处理器100，具体地，处理器100用于接收输入装置200传输的目标检测值，可以调用预先存储的标定曲线，根据目标检测值计算对应的输出电压，其中，标定曲线用于表征R与血氧饱和度之间的对应关系，也就是说，查询该标定曲线即可确定目标血氧值对应的R，根据目标脉率值即可确定波形的周期，这样综合起来可以确定出经过人体反射的周期变化的发射光的波形图，其中，该发射光可以为红光、红外光，其中，周期变化的发射光实际上就是周期变化的电流，确定出电流后即可计算出输出电压，也即，对于反射式血氧仪的模拟器来说，就是血氧值和电流之间的关系。

处理器100还用于将该输出电压传输给恒流源驱动电路300，恒流源驱动电路300用于驱动发射器负载电路400基于输出电压产生稳定的负载电流，具体地，发射器负载电路400中包括发射器，例如可以包括红光发射器、红外光发射器，为保证发射器输出恒定亮度，关键在于通过恒流源驱动电路300的调节使得发射器负载电路400的电流稳定。

处理器100还用于根据被检测的反射式血氧仪的运行时序，获取对应的控制信号，并向发射器负载电路400传输控制信号，其中，通常情况下，不同厂家的血氧仪的探头的时序不同，处理器100可以预先存储有反射式血氧仪的探头的时序，根据反射式血氧仪的运行时序，获取对应的控制信号，向发射器负载电路400传输控制信号，例如设定了厂家A，处理器就按A时序输出对应的控制信号，设定了厂家B，处理器就按B时序输出对应的控制信号。

发射器负载电路400，用于根据控制信号控制发射器负载电路400产生对应的检测信号，其中，检测信号用于提供给反射式血氧仪采集，也就是说，发射器负载电路400根据控制信号可以控制发射器负载电路400中的反射器点亮，以产生对应的检测信号，从而将该检测信号提供给反射式血氧仪采集，这样，反射式血氧仪即可根据该检测信号计算得到血氧值和脉率，关于反射式血氧仪根据检测信号计算得到血氧值和脉率的具体方式，可以参见现有技术中反射式血氧仪的工作原理，在此不再赘述。

其中，对反射式血氧仪的模拟器显示的目标血氧值和目标脉率值，和反射式血氧仪计算出的血氧值和脉率分别进行对比分析，即可对反射式血氧仪的测量结果进行校验。

需要说明的是，本方案提供的反射式血氧仪的模拟器仅反应反射式血氧仪测量结果的准确性，不能直接校准，若血氧值和目标血氧值相同，且脉率和目标脉率值相同，说明反射式血氧仪测量比较准确，反之，若血氧值和目标血氧不相同，和/或脉率和目标脉率值不相同，说明反射式血氧仪测量不够准确，采用该方式，能够对反射式血氧仪的测量结果进行校验，若相同，则说明反射式血氧仪无需校准，若不同，则说明反射式血氧仪需要校准，从而极大地提高了反射式血氧仪的校准便利程度，帮助各生产厂家和检验机构提高效率。

需要说明的是，反射式血氧仪的模拟器还设有反射型模拟部位，发射器负载电路400中的发射器位于该反射型模拟部位内，以防止外部环境光的干扰，反射式血氧仪的探头夹持在反射式血氧仪的模拟器的反射型模拟部位上，反射式血氧仪的模拟器可以当作一个虚拟的可提供各种血氧状况的用户的食指。

本实施例的反射式血氧仪的模拟器包括：处理器、输入装置、恒流源驱动电路、发射器负载电路，处理器用于接收输入装置传输的目标检测值，根据目标检测值计算输出电压，向恒流源驱动电路传输输出电压，根据发射器负载电路的运行时序，获取对应的控制信号，并向发射器负载电路传输控制信号，恒流源驱动电路用于驱动发射器负载电路基于输出电压产生稳定的负载电流，发射器负载电路用于根据控制信号控制发射器负载电路产生对应的检测信号，检测信号用于提供给反射式血氧仪采集。采用本实施例提供的反射式血氧仪的模拟器能够对反射式血氧仪的测量结果进行校验，从而极大地提高了反射式血氧仪的校准便利程度。

在图1实施例的基础上，图2示出了本申请实施例提供的反射式血氧仪的模拟器的示意图二，如图2所示，发射器负载电路400包括：第一发射器401和第二发射器402。

处理器100，具体用于根据反射式血氧仪的第一运行时序和反射式血氧仪的第二运行时序，分别获取第一发射器401对应的第一控制信号、第二发射器402对应的第二控制信号，以及根据第一控制信号和第二控制信号分别控制第一发射器和第二发射器交替点亮，以使第一发射器产生第一检测信号，第二发射器发生第二检测信号。

其中，反射式血氧仪的运行时序包括第一运行时序和第二运行时序，检测信号包括第一检测信号和第二检测信号。

第一发射器401可以为红光发射器，用于发射红光，第二反射器可以为红外光发射器，用于发射红外光，反射式血氧仪的第一运行时序可以为反射式血氧仪的红光亮灭的时序，第二运行时序可以为反射式血氧仪的红外光亮灭的时序。

图3示出了本申请实施例提供的660nm红光和880nm红外光的时序示意图，如图3所示，在第一个周期1Khz内，波长为660nm的红光点亮69us，之后的931us红光灭，到第二个周期1Khz内，波长为660nm的红光点亮69us，之后和第一个周期类似。

波长为880mm的红外光和波长为660mm的红光的点亮周期类似，也是先点亮69us，之后的931us红光灭。其中，红光和红外光在第一个周期的点亮时刻相隔358us，也即，红光和红外光交替点亮。

在本实施例，处理器100具体用于根据反射式血氧仪的第一运行时序获取第一发射器401对应的第一控制信号，根据反射式血氧仪的第二运行时序获取第二发射器402对应的第二控制信号，第一控制信号用于控制红光亮灭的时序，第二控制信号用于控制红外光亮灭的时序，以及，处理器100还用于根据第一控制信号和第二控制信号分别控制第一发射器401和第二发射器402交替点亮，也就是说，第一控制信号控制第一发射器401发射的红光按照红光亮灭的时序点亮，第二控制信号控制第二发射器402发射的红外光按照红外光亮灭的时序点亮，交替点亮的时序图可以参照图3。

其中，第一发射器401产生的第一检测信号可以为第一发射器401发射的红光按照红光亮灭的时序工作时产生的红光信号，第二发射器402产生的第二检测信号可以为第二发射器402发射的红外光按照红外光亮灭的时序工作时产生的红外光信号，这样发射式血氧仪根据采集的第一检测信号和第二检测信号即可计算出血氧值和脉率，关于反射式血氧仪计算血氧值和脉率的具体方式，可以参见现有技术中反射式血氧仪的工作原理，在此不再赘述。

可选地，发射器负载电路400还包括四个开关元件403。

四个开关元件403与第一发射器、第二发射器连接呈H桥电路，处理器100的输出端与四个开关元件403的四个控制端分别连接。

其中，处理器100的输出端与四个开关元件403的四个控制端分别连接，处理器100的输出端输出第一控制信号和第二控制信号，其中，第一控制信号包括第一子控制信号和第二子控制信号，第二控制信号包括第三子控制信号和第四子控制信号，第一子控制信号输入到四个控制端中的第一控制端，第二子控制信号输入到四个控制端中的第二控制端，第三子控制信号输入到四个控制端中的第三控制端，第四子控制信号输入到四个控制端中的第四控制端。

四个开关元件403与第一发射器、第二发射器连接呈H桥电路，其中，四个开关元件403可以包括两个PMOS管和两个NMOS管。

图4示出了本申请实施例提供的发射器负载电路的示意图，如图4所示，第一发射器为红光发射器，记作LEDred，第二发射器为红外光发射器，记作LEDir，第一子控制信号为H1a、第二子控制信号为H1b、第三子控制信号为H2a、第四子控制信号为H2b，四个开关元件403分别为Qr1、Qr2、Qir1、Qir2，其中，Qr1和Qir1为PMOS，Qr2和Qir2为NMOS。发射器负载电路的第一端接地，发射器负载电路的第二端和电源端VCC连接，即H桥电路的第一端接地，H桥电路的第二端和电源端VCC连接，其中，H桥电路的第一端还和恒流源驱动电路300的输出端连接(图中未示出)。

参考图4，处理器100控制4个MOS管的导通状态，当Qr1、Qr2导通，Qir1、Qir2截止时，红光被点亮；当Qir1、Qir2导通，Qr1、Qr2截止时，红光被点亮。

需要说明的是，图4所示的NMOS管还包括寄生二极管1和寄生二极管2，起到保护NMOS管的作用，其中，H桥电路中还包括电阻R1c和R2c。

本实施例的关键在于，多波长LED通过处理器100的控制和恒流源驱动电路300的驱动，以周期性的脉冲形式被点亮，LED的亮度变化来模拟反射式血氧仪自身光信号从被测部位反射回来的状态，从而实现血氧饱和度的模拟。

本实施例的反射式血氧仪的模拟器，发射器负载电路包括：第一发射器和第二发射器，处理器，具体用于根据反射式血氧仪的第一运行时序和反射式血氧仪的第二运行时序，分别获取第一发射器对应的第一控制信号、第二发射器对应的第二控制信号，以及根据第一控制信号和第二控制信号分别控制第一发射器和第二发射器交替点亮，以使第一发射器产生第一检测信号，第二发射器发生第二检测信号，发射器负载电路还包括四个开关元件，四个开关元件与第一发射器、第二发射器连接呈H桥电路，处理器的输出端与四个开关元件的四个控制端分别连接。在本实施例，通过发射器负载电路实现第一发射器和第二发射器的交替点亮，来模拟反射式血氧仪自身光信号从被测部位反射回来的状态，从而实现血氧饱和度的模拟。

在图2实施例的基础上，图5示出了本申请实施例提供的反射式血氧仪的模拟器的示意图三，如图5所示，反射式血氧仪的模拟器还包括：数模转换电路500。

数模转换电路500，用以将输出电压转换为模拟输出电压，处理器100的输出端和数模转换电路500的输入端连接，数模转换电路500的输出端和恒流源驱动电路300的输入端连接，恒流源驱动电路300的输出端和发射器负载电路400的第一端连接。

其中，处理器100可以通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)接口与数模转换电路500连接。

具体地，处理器100根据接收到的目标检测值可以计算输出电压，该输出电压为数字输出电压，处理器100的输出端和数模转换电路500输入端连接，用以将该输出电压转换为模拟输出电压，数模转换电路500的输出端和恒流源驱动电路300的输入端连接，以向恒流源驱动电路300传输模拟输出电压，恒流源驱动电路300的输出端和发射器负载电路400的第一端连接，以驱动发射器负载电路400基于该模拟输出电压产生稳定的电流。

其中，发射器负载电路400的第一端可以为H桥电路的第一端，也即，恒流源驱动电路300的输出端和H桥电路的第一端连接，使得H桥电路中的第一发射器401和第二发射器402稳定输出恒定亮度。

可选地，反射式血氧仪的模拟器还包括：存储器600。

存储器600和处理器100连接，处理器100具体用于根据目标检测值调用存储器600内的标定曲线，并根据标定曲线计算获取输出电压。

其中，存储器600中存储有不同反射式血氧仪的探头的标定曲线，标定曲线用于表征R与血氧饱和度之间的对应关系，处理器100根据被检测的反射式血氧仪的探头的类型，调用存储器内对应的标定曲线，查询该标定曲线即可确定目标血氧值对应的R，根据目标脉率值即可确定波形的周期，这样综合起来可以确定出经过人体反射的周期变化的发射光的波形图，其中，该发射光可以为红光、红外光，其中，周期变化的发射光实际上就是周期变化的电流，确定出电流后即可计算出输出电压。

在图1实施例的基础上，图6示出了本申请实施例提供的反射式血氧仪的模拟器的示意图四，如图6所示，恒流源驱动电路300包括：运放电路301、中间开关元件302以及采样电阻303。

数模转换电路500的输出端和运放电路301的第一端连接，运放电路301的输出端和中间开关元件302的控制端连接，中间开关元件302的第一端和发射器负载电路400的第一端连接。

中间开关元件302的第二端和采样电阻303的第一端连接，采样电阻303的第二端接地，采样电阻303的第一端与运放电路301的第二端连接。

运放电路301，用于基于模拟电压信号和采样电阻303的电压信号，控制输出控制信号。

其中，中间开关元件302可以为NMOS管，处理器100根据接收到的目标检测值可以计算输出电压，该输出电压为数字输出电压，处理器100的输出端和数模转换电路500输入端连接，用以将该输出电压转换为模拟输出电压，数模转换电路500的输出端和运放电路301的第一端连接，也即将模拟输出电压作为基准电压，运放电路301的输出端和中间开关元件302的控制端连接，也即运放电路301的输出信号为中间开关元件的控制信号，中间开关元件302的第一端和发射器负载电路400的第一端连接，其中，中间开关元件302的第一端为恒流源驱动电路300的输出端。

中间开关元件302的第二端和采样电阻303的第一端连接，采样电阻303的第二端接地，采样电阻303的第一端与运放电路301的第二端连接，也就是说，运放电路301通过比较基准电压和采样电阻两端的反馈电压的相对大小，可以输出控制信号，以控制中间开关元件302导通或关闭。

若基准电压大于反馈电压，则运放电路输出1，中间开关元件302导通，随着发射器负载电路400中负载电流持续变大，经由采样电阻303的电流持续变大，若反馈电压大于或等于基准电压，中间开关元件302关闭，说明负载电流稳定在一定值，从而提高电源的恒流保持能力，也就是说，运放电路301、中间开关元件302、采样电阻303以及发射器负载电路400构成了一个串联反馈电路。

需要说明的是，基准电压以及采样电阻303对于恒流源的稳定性尤为重要，应选择高稳定性基准电压芯片产生基准电压，数模转换模块用于输出基准电压，其具体值由MCU通过串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)接口控制。同时，采样电阻303的稳定性决定反馈电压的准确性及稳定性，可以采用了由镍铬系列的高精密合金箔电阻器。

本实施例的反射式血氧仪的模拟器，恒流源驱动电路包括：运放电路、中间开关元件以及采样电阻，数模转换电路的输出端和运放电路的第一端连接，运放电路的输出端和中间开关元件的控制端连接，中间开关元件的第一端和发射器负载电路的第一端连接，中间开关元件的第二端和采样电阻的第一端连接，采样电阻的第二端接地，采样电阻的第一端与运放电路的第二端连接。在本实施例，通过采用串联反馈电路保证了恒流源的稳定，进而能以恒定亮度输出红光和红外光。

在图6实施例的基础上，图7示出了本申请实施例提供的运放电路和发射负载电路的示意图，如图7所示，如图7所示，运放电路301包括两级运放，两级运放包括：电压跟随器3011和比较器3012。

电压跟随器3011的第一端和比较器3012的第一端连接，运放电路301的第一端为电压跟随器3011的第二端，比较器3012的第二端为运放电路301的第二端。

也就是说，第一级运放为电压跟随器3011，数模转换电路500的输出电压输入到电压跟随器3011的第二端，电压跟随器3011输出端的输出电压与输入的基准电压极性相同，高输入阻抗的电压跟随器3011相当于把电路前后级断开，起到了“隔离”的作用，使后级电路在进行基准电压和反馈电压比较时，不会因为负载在启动时突然的变化影响到前级电路，也就不会影响基准电压的稳定性。

将第二级运放设计为比较器3012，理想恒流源的内阻无限大，这样电流才能尽可能多的输出到负载上，电压跟随器3011和比较器3012串联在一定程度上增加了恒流源的内阻，进而提高电源的恒流保持能力。

参考图7，电压跟随器3011的第一端为3脚，比较器3012的第一端为3脚，电压跟随器3011的第二端为2脚，数模转换电路的输出端和电压跟随器3011的第二端连接，即数模转换电路(Digital to analog converter，DAC)的输出电压输入到电压跟随器3011的2脚，比较器3012的第二端为2脚，和采样电阻Rs的第一端连接，比较器3012的输出端为1脚，与中间开关元件Q1的控制端连接。

需要说明的是，图7所示的中间开关元件Q1还包括寄生二极管3，起到保护NMOS管的作用。

可选地，模拟器还包括：稳压电路。

稳压电路的输入端与电源端连接，稳压电路的输出端分别与电压跟随器的第一电源端、第二电源端连接，以及与比较器的第一电源端、第二电源端连接。

其中，稳压电路用于在电源端的电压波动时稳定电压，稳压电路的输入端与电源端连接，参考图7，电压跟随器3011的第一电源端和第二电源端为电压跟随器3011的4脚、8脚，比较器3012的第一电源端和第二电源端为比较器3012的4脚、8脚。

本实施例的反射式血氧仪的模拟器，运放电路包括两级运放，两级运放包括：电压跟随器和比较器，电压跟随器的第一端和比较器的第一端连接，运放电路的第一端为电压跟随器的第二端，比较器的第二端为运放电路的第二端。在本实施例，采用两级运放在串联起来，在一定程度上增加了恒流源的内阻，进而提高电源的恒流保持能力。

下面结合图8实施例对本申请提供的反射式血氧仪的模拟方法进行说明。

图8示出了本申请实施例提供的反射式血氧仪的模拟方法的流程示意图，该方法应用于上述实施例中的反射式血氧仪的模拟器，该方法包括：

S11、接收输入装置传输的目标检测值。

S12、根据目标检测值计算获取输出电压。

在实际应用中，将被检测的反射式血氧仪的探头夹持在反射式血氧仪的模拟器的反射型模拟部位，避免外部环境光的干扰，然后通过输入装置输入目标检测值，处理器接收输入装置传输的目标检测值，目标检测值包括：目标血氧值和目标脉率值，然后根据目标检测值计算获取输出电压。

可选地，反射式血氧仪的模拟器还包括：存储器，存储器与处理器连接，步骤S12可以包括：

根据目标检测值调用存储器内的标定曲线。

根据标定曲线计算获取输出电压。

其中，标定曲线用于表征R与血氧饱和度之间的对应关系，也就是说，处理器查询该标定曲线即可确定目标血氧值对应的R，根据目标脉率值即可确定波形的周期，这样综合起来可以确定出经过人体反射的周期变化的发射光的波形图，其中，该发射光可以为红光、红外光，其中，周期变化的发射光实际上就是周期变化的电流，确定出电流后即可计算出输出电压。

S13、根据反射式血氧仪的运行时序，获取对应的控制信号。

S14、基于输出电压产生稳定的负载电流。

S15、根据控制信号产生对应的检测信号。

其中，不同厂家的血氧仪的探头的时序不同，处理器可以预先存储有反射式血氧仪的探头的时序，处理器根据反射式血氧仪的运行时序，获取对应的控制信号，向发射器负载电路传输控制信号。

恒流源驱动电路驱动发射器负载电路基于输出电压产生稳定的负载电流，也就是说，通过恒流源驱动电路的调节使得发射器负载电路的电流稳定。

发射器负载电路根据控制信号控制发射器负载电路产生对应的检测信号，其中，检测信号用于提供给反射式血氧仪采集，也就是说，发射器负载电路根据控制信号可以控制发射器负载电路中的反射器点亮，以产生对应的检测信号，从而将该检测信号提供给反射式血氧仪采集，这样，反射式血氧仪即可根据该检测信号计算得到血氧值和脉率，关于反射式血氧仪根据检测信号计算得到血氧值和脉率的具体方式，可以参见现有技术中反射式血氧仪的工作原理，在此不再赘述。

然后，对目标血氧值和目标脉率值，和反射式血氧仪计算出的血氧值和脉率分别进行对比分析，即可对反射式血氧仪的测量结果进行校验。

关于本实施例的提供的反射式血氧仪的模拟方法，其实现过程和实现原理可以参见上述实施例提供的反射式血氧仪的模拟器的相关描述，在此不再赘述。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反射式血氧仪的模拟器，其特征在于，包括：处理器、输入装置、恒流源驱动电路、发射器负载电路；

其中，所述输入装置、所述恒流源驱动电路的输入端分别和所述处理器连接，所述处理器还和所述发射器负载电路的控制端连接，所述恒流源驱动电路的输出端和所述发射器负载电路的第一端连接，所述发射器负载电路的第二端和电源端连接；

所述处理器，用于接收所述输入装置传输的目标检测值，所述目标检测值包括：目标血氧值和目标脉率值，根据所述目标检测值计算输出电压，向所述恒流源驱动电路传输所述输出电压，根据反射式血氧仪的运行时序，获取对应的控制信号，并向所述发射器负载电路传输所述控制信号；

所述恒流源驱动电路，用于驱动所述发射器负载电路基于所述输出电压产生稳定的负载电流；

所述发射器负载电路，用于根据所述控制信号控制所述发射器负载电路产生对应的检测信号，其中，所述检测信号用于提供给所述反射式血氧仪采集。

2.根据权利要求1所述的模拟器，其特征在于，所述发射器负载电路包括：第一发射器和第二发射器；

所述处理器，具体用于根据所述反射式血氧仪的第一运行时序和所述反射式血氧仪的第二运行时序，分别获取所述第一发射器对应的第一控制信号、所述第二发射器对应的第二控制信号，以及根据所述第一控制信号和所述第二控制信号分别控制所述第一发射器和所述第二发射器交替点亮，以使所述第一发射器产生第一检测信号，所述第二发射器发生第二检测信号；

其中，所述反射式血氧仪的运行时序包括所述第一运行时序和所述第二运行时序，所述检测信号包括所述第一检测信号和所述第二检测信号。

3.根据权利要求2所述的模拟器，其特征在于，所述发射器负载电路还包括四个开关元件；

四个所述开关元件与所述第一发射器、所述第二发射器连接呈H桥电路，所述处理器的输出端与所述四个开关元件的四个控制端分别连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的模拟器，其特征在于，所述模拟器还包括：数模转换电路，用以将所述输出电压转换为模拟输出电压；

所述处理器的输出端和所述数模转换电路的输入端连接，所述数模转换电路的输出端和所述恒流源驱动电路的输入端连接，所述恒流源驱动电路的输出端和所述发射器负载电路的第一端连接。

5.根据权利要求4所述的模拟器，其特征在于，所述恒流源驱动电路包括：运放电路、中间开关元件以及采样电阻；

所述数模转换电路的输出端和所述运放电路的第一端连接，所述运放电路的输出端和所述中间开关元件的控制端连接，所述中间开关元件的第一端和所述发射器负载电路的第一端连接；

所述中间开关元件的第二端和所述采样电阻的第一端连接，所述采样电阻的第二端接地，所述采样电阻的第一端与所述运放电路的第二端连接；

所述运放电路，用于基于所述模拟电压信号和所述采样电阻的电压信号，控制输出控制信号。

6.根据权利要求5所述的模拟器，其特征在于，所述运放电路包括两级运放，所述两级运放包括：电压跟随器和比较器；

所述电压跟随器的第一端和所述比较器的第一端连接，所述运放电路的第一端为所述电压跟随器的第二端；

所述比较器的第二端为所述运放电路的第二端。

7.根据权利要求6所述的模拟器，其特征在于，所述模拟器还包括：稳压电路；

所述稳压电路的输入端与所述电源端连接，所述稳压电路的输出端分别与所述电压跟随器的第一电源端、第二电源端连接，以及与所述比较器的第一电源端、第二电源端连接。

8.根据权利要求1所述的模拟器，其特征在于，所述模拟器还包括：存储器；

所述存储器和所述处理器连接，所述处理器具体用于根据所述目标检测值调用所述存储器内的标定曲线，并根据所述标定曲线计算获取所述输出电压。

9.一种反射式血氧仪的模拟方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任一项所述的反射式血氧仪的模拟器，所述方法包括：

接收所述输入装置传输的目标检测值，所述目标检测值包括：目标血氧值和目标脉率值；

根据所述目标检测值计算获取输出电压；

根据反射式血氧仪的运行时序，获取对应的控制信号；

基于所述输出电压产生稳定的负载电流；

根据所述控制信号产生对应的检测信号，其中，所述检测信号用于提供给反射式血氧仪采集。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述模拟器还包括：存储器；所述存储器与所述处理器连接；

所述根据所述目标检测值计算获取输出电压，包括：

根据所述目标检测值调用所述存储器内的标定曲线；

根据所述标定曲线计算获取所述输出电压。

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