CN1365649A - 脑血氧饱和度捡测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称是脑血氧饱和度检测仪,属于医疗器械技术领域。目前,国内外用于临床上使用的血氧仪只能检测指端或耳垂部位容血的血氧饱和度,或者专门用于监测心外手术体外循环系统管道中血液的血氧饱和度,不能检测脑部的血氧饱和度,检测部位受到限制。为此,本发明在检测探头中设置有可发出两种不同波长的发光二极管,并安装有两个光接收元件(两只硅光电池),得到的检测数据一路是带有浅层组织的信息,另一路不仅带有浅层组织信息也带有脑组织的血氧信息,此两数据相减,便可得到只含有脑血氧的信息。仪器由探头、同步放大器、A/D转换器、单片机系统和显示器等构成,该仪器结构简单、操作方便、灵敏可靠、价格低廉。软件系统用C语言编制。

Description

脑血氧饱和度检测仪
技术领域
本发明的名称是脑血氧饱和度检测仪，是一种无创伤、反射式、双光束和双接收式检测仪，属于医疗器械技术领域。
技术背景
目前，国内外用于临床上的血氧仪几乎全部采用一个由发光二极管和光敏元件构成的指夹式传感器，利用透射式检测原理来检测指端或耳垂容血的血氧饱和度。因容血量随脉搏变化，故这种仪器称为脉搏血氧仪，它只适合在指端和耳垂部位使用，对于脑血氧、肌血氧及某些局部血氧饱和度的检测将无能为力；另有公开号CN2362122Y的文件公开了一种反射式血氧饱和度监测仪，其传感器使用了两只发光二极管和一只光敏二极管，是单接收式结构，它是专门用于监测心外手术体外循环系统管道中血液的血氧饱和度的，亦无法检测脑组织的血氧饱和度。总之，上述这些仪器均不能在体外无创伤地检测脑组织的血氧饱和度。最主要的问题是无法无创伤地检测脑部的数据。
发明内容
为了解决脑组织血氧饱和度的无创检测问题，本发明提供了一种无创伤地检测脑血氧饱和度的仪器—脑血氧饱和度检测仪
本发明所依据的理论是：朗伯-毕尔(Lambert-Beer)定律。
本发明是由以下技术方案实现的：
脑血氧饱和度检测仪的构成，它包括：传感器2、信号调理器3、同步放大器4、A/D转换器5、单片机系统6、液晶显示器7和微型打印机8等。将传感器2和信号调理器3装于一个检测探头内；把同步放大器4、A/D转换器5、单片机系统6、液晶显示器7和微型打印机8装于一个主机箱中；其间用多芯电缆相连结。传感器中设置有两种不同波长的发光二极管，它们可按照规定的时序依次导通发出检测光束，经过人体组织散射，分别到达光电池13、14，经I/V变换分别得到两路电压信号，其中一路带有浅层组织的信息，另一路不仅带有浅层组织信息也带有脑组织的血氧信息，此二信号经差动放大器相减，便可得到只含有脑血氧信息的电压信号。
信号调理器3中，两个I/V变换器保证硅光电池输出短路条件和将硅光电池的输出电流转换为电压输出。差动放大器起减法器的作用，两只晶体管T1、T2构成发光二极管驱动电路。同步放大器4由两个同相放大器(分别由A4、A5及相关电阻构成)和两个模拟开关(4066)构成，而A/D转换器5、单片机系统6、液晶显示器7和微型打印机8均采用现有技术。
本发明的软件系统用C语言编制，其主要功能是：同步地采集两路数据，并进行数字滤波；连续计算动态脑血氧饱和度值并示波显示之；连续计算脑血氧饱和度的均值并显示之；产生时序信号，用于依次选通两只发光二极管和同步分离与两发光二极管各自导通时相对应的含有血氧信息的信号。
本发明的有益效果是：解决了在体外无创伤地检测脑血氧饱和度的难题；向医疗界提供了一种先进的诊疗仪器；由于采用双接收器和减法器(差动放大器)，消除了表层组织(头皮、颅骨等)的散射光对测量结果的影响，同时也消除了背景光的干扰；由于采用同步采集数据，故使所得信号更为准确。因对血氧饱和度值进行动态示波显示，所以能真实地反应颅内血氧状态变化情况。经本发明样机实验表明：该仪器结构简单、操作方便、灵敏可靠、价格低廉。
附图说明
图1：本发明的原理框图
图2：本发明的电路原理框图
图3：本发明检测探头的结构示意图
其中：
1-被测人体部位(前额)           7-液晶显示器
2-传感器                       8-微型打印机
3-信号调理器                   11-红色发光二极管
4-同步放大器                   12-红外发光二极管
5-A/D转换器                    13-硅光电池
6-单片机系统                   14-硅光电池
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1中，传感器2、信号调理器3、同步放大器4、A/D转换器5、单片机系统6与液晶显示器和/或微型打印机8依次电连结。另外，单片机系统6发出时序信号对信号调理器和同步放大器进行控制。
图2中，A1、A2、A3是3/4LF444，A4、A5采用LF442，晶体管T1、T2采用8050型晶体管，硅光电池13、14采用5×5硅光电池。
图3是本发明实施例的检测探头的结构图，图中超高亮发光二极管11和红外发光二极管12竖直紧靠安装，在其接触点水平线上装有硅光电池13、14，13为浅层(头皮、颅骨等)接收器，称辅助接收器；14为深层(头皮、颅骨、脑等)接收器，称为主接收器。
传感器2中，光源由超高亮红色发光二极管(波长660nm)11和红外发光二极管(波长940nm)12构成，它们可按照规定的时序依次导通发光；光敏元件使用两片硅光电池13、14，其输出短路电流与接收光强之间呈极好的线性关系，是光敏二、三极管无法比拟的；信号调理器3中，两个I/V变换器(分别由A1、A2以及相关电阻构成)的作用有二：其一保证硅光电池输出短路条件，其二将硅光电池的输出电流转换为电压输出；差动放大器(由A3及相关的4个电阻构成)在这里起减法器的作用，两只晶体管T1、T2构成发光二极管驱动电路；同步放大器4由两个同相放大器(分别由A4、A5及相关电阻构成)和两个模拟开关(4066)构成，由单片机发出的时序脉冲控制其通断，以实现同步放大的目的；而A/D转换器5、单片机系统6、液晶显示器7和微型打印机8均采用现有技术。
本发明的检测过程是：将传感器安装于人体前额，首先选通超高亮红色发光二极管11，光分别到达光电池13、14，经I/V变换分别得到两路电压信号，其中一路带有浅层组织的信息，另一路不仅带有浅层组织信息还带有脑组织的血氧信息，此二信号经差动放大器相减，便可得到只含有脑血氧信息的电压信号。再经同步放大器(由A4和相关电阻构成)放大输出信号S1，经A/D转换器5采集-转换送单片机系统6存贮与处理。再选通红外发光二极管12，处理过程与上述过程相同，只是经同步放大器(由A5及相关电阻构成)输出信号S2，然后再选通超高亮红色发光二极管11重复上述过程，这样周而复始地连续采集、存贮和处理。单片机处理这两路信号时，首先计算S1/S2之值，然后根据关系式rScO2＝f(S1/S2)计算、显示或打印结果。结果的显示方式有两种：(1)动态跟踪示波显示血氧饱和度(rScO2)；(2)显示血氧饱和度(rScO2)之均值。

Claims (3)

1.一种脑血氧饱和度检测仪，它是由检测探头、同步放大器、A/D转换器、单片机系统、液晶显示器和微型打印机等构成，其特征在于：
检测探头由传感器和信号调理器构成，传感器(2)中，光源由超高亮红色发光二极管(波长660nm)(11)和红外发光二极管(波长940nm)(12)构成，它们可按照规定的时序依次导通发出检测光束，通过被检组织(1)散射为光敏元件(使用两片硅光电池13、14)所接收，输出短路电流给信号调理器(3)中的I/V变换器(分别由A1、A2以及相关电阻构成)，变换成电压输出给差动放大器(由A3及相关的4个电阻构成)；差动放大器(由A3及相关的4个电阻构成)在这里起减法器的作用，两只晶体管T1、T2构成发光二极管驱动电路，信号调理器(3)将血氧信息的电压信号输送给同步放大器(4)；
同步放大器(4)由两个同相放大器(分别由A4、A5及相关电阻构成)和两个模拟开关(4066)构成，由单片机发出的时序脉冲控制其通断，以实现同步放大的目的；
同步放大器(4)的电压信号输出给A/D转换器(5)，依次电连结单片机系统(6)与液晶显示器和/或微型打印机(8)。
2.按照权利要求1所述的脑血氧饱和度检测仪，其特征在于：A1、A2、A3是3/4LF444，A4、A5采用LF442，晶体管T1、T2采用8050型晶体管，硅光电池(13、14)采用5×5硅光电池。
3.按照权利要求1所述的脑血氧饱和度检测仪，其特征在于：
本发明的软件系统用C语言编制，其主要功能是：同步地采集两路数据，并进行数字滤波；连续计算动态脑血氧饱和度值并示波显示之；连续计算脑血氧饱和度的均值并显示之；产生时序信号，用于依次选通两只发光二极管和同步分离与两发光二极管各自导通时相对应的含有血氧信息的信号。
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