CN202589536U

CN202589536U - 发光装置及血氧饱和度测量仪

Info

Publication number: CN202589536U
Application number: CN 201220207114
Authority: CN
Inventors: 陈树敏; 程荣章; 洪洁新
Original assignee: SHENZHEN BIOCARE ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN BIOCARE BIO-MEDICAL EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-05-09

Abstract

本实用新型涉及生物信号检测领域，提供一种血氧饱和度测量仪的发光装置及血氧饱和度测量仪。该血氧饱和度测量仪的发光装置包括发光组件，该发光组件包括发射出不同波长的第一发光器件和第二发光器件，其中，还包括用于给该第一发光器件和第二发光器件提供电源的恒流源和用于选通该第一发光器件或第二发光器件的多选一开关器件，该恒流源、发光组件和多选一开关器件间相互连接。本实用新型利用多选一开关电路替代现有技术中复杂的驱动电路，简化了控制时序，同时电路元器件成本也得到了大幅降低。

Description

发光装置及血氧饱和度测量仪

技术领域

本实用新型涉及生物信号测量领域，尤其涉及一种发光装置及血氧饱和度测量仪。

背景技术

血氧饱和度，即人体动脉血中氧合血红蛋白占血红蛋白总量的百分比，是反映人体组织氧供应状况的重要生理参数。在血氧饱和度测量初期通常是采用有创测量方式测量，即采用抽取人体动脉血液，送到血气分析仪进行电化学分析，测出氧分压后再计算血氧饱和度。但由于有创测量方法具有增加病人痛苦、创伤及感染几率，很快便被无创血氧饱和度测量技术给替代了。该无创血氧饱和度测量技术是基于含氧血红蛋白和还原血红蛋白对红光和红外光区有独特的的吸收光谱来测量人体血氧饱和度的。

图1是现有技术中无创血氧饱和度测量探头的结构示意图。该测量探头包括壳体1、红外发光二极管2、红光发光二极管3、光电传感器4、发光驱动电路、光检测电路和处理器，该壳体1用于固定红外发光二极管2、红光发光二极管3和光电传感器4，同时用于形成一个在手指5伸入壳体1时的密封空间。当然，发光驱动电路、光检测电路以及处理器也可以固定于壳体上。在测量时，红外发光二极管2和红光发光二级管3在发光驱动电路的驱动下交替发光，红光和红外光分别穿透手指5到达光电传感器4，光电传感器4将红光和红外光信号分别转换成电信号并将该电信号传输给光电检测电路，该光电检测电路对该电信号进行滤波、放大等处理后将其传输给处理器，处理器接收到该处理后的电信号进行运算处理，得到血氧饱和度。图2是现有技术红光发光二极管3和红外光发光二极管2的电路连接示意图。该红光发光二极管3和红外发光二极管2是并联结构，红光发光二极管3的正极与红外发光二极管2的负极相连接，红光发光二极管3的负极与红外发光二极管2的正极相连接。发光驱动电路由红光驱动电路和红外光驱动电路组成，该红光驱动电路和红外驱动电路分别连接A、B处，通过时序控制该红光发光二极管3和红外发光二极管2交替发光。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中交替发光驱动电路结构复杂、成本较高的技术问题，提供一种血氧饱和度测量仪的发光装置及血氧饱和度测量仪。本实用新型的血氧饱和度测量仪的发光装置具体方案如下：

一种血氧饱和度测量仪的发光装置，包括发光组件，该发光组件包括发射出不同波长的第一发光器件和第二发光器件，其中，还包括用于给该第一发光器件和第二发光器件提供电源的恒流源和用于选通该第一发光器件或第二发光器件的多选一开关器件，该恒流源、发光组件和多选一开关器件间相互连接。

进一步优选，该第一发光器件负向端与该第二发光器件负向端连接构成发光组件的负向端，该发光组件的负向端与该恒流源中的地连接，该多选一开关器件分别与该第一发光器件正向端与该第二发光器件正向端连接，该恒流源与多选一开关器件连接。

进一步优选，该恒流源包括第一电源和第一开关管、第一运算放大器和第一电阻，该第一电源分别与该多选一开关器件和第一运算放大器的电源端连接，该第一开关管的一端通过该第一电阻接该恒流源中的地，该第一开关管的另一端与该发光组件的负向端相连接，该第一开关管的控制端与该第一运算放大器的输出端相连接，该第一运算放大器的第一输入端连接于该第一开关管与该第一电阻的连接端，该第一运算放大器的第二输入端用于连接控制信号。

进一步优选，还包括第二电阻、第三电阻和第一电容，该第二电阻连接于该第一开关管的控制端与该第一运算放大器的输出端之间，该第三电阻连接于该第一运算放大器的第一输入端与该第一电阻之间，该第一电容的一端与该第一运算放大器的输出端连接，该第一电容的另一端与该第一运算放大器的第一输入端连接。

本发明另一提供的血氧饱和度测量仪，包括发光组件，该发光组件包括发射出不同波长的第一发光器件和第二发光器件；用于接收带有被测组织血氧饱和度信息的光信号并转换为电信号的光敏元件；用于对该电信号进行放大的差分放大电路；用于将该放大后的电信号转换为数字信号的A/D转换器；用于控制及接收数字信号并计算血氧饱和度的信息处理模块；其中，还包括分别与信息处理模块连接的用于给该第一发光器件和第二发光器件提供电源的恒流源和用于选通该第一发光器件或第二发光器件的多选一开关器件，该恒流源、发光组件和多选一开关器件间相互连接。

进一步优选，该A/D转换器为高于或等于24位A/D转换器。

进一步优选，该差分放大电路包括第二运算放大器和第三运算放大器，该第二运算放大器与该第三运算放大器的电源端同时连接第一电源。

进一步优选，该第一发光器件负向端与该第二发光器件负向端连接构成发光组件的负向端，该发光组件的负向端与该恒流源中的地连接，该多选一开关器件还分别与该第一发光器件正向端与该第二发光器件正向端连接，该恒流源与多选一开关器件连接。

进一步优选，该恒流源包括第一电源和第一开关管、第一运算放大器和第一电阻，该第一电源分别与该多选一开关器件和第一运算放大器的电源端连接，该第一开关管的一端通过该第一电阻接该恒流源中的地，该第一开关管的另一端与该发光组件的负向端相连接，该第一开关管的控制端与该第一运算放大器的输出端相连接，该第一运算放大器的第一输入端连接于该第一开关管与该第一电阻的连接端，该第一运算放大器的第二输入端与该信息处理模块连接用于接受该信息处理模块控制调节该恒流源的电流大小。

有益效果：

本实用新型的血氧饱和度测量仪的发光装置及血氧饱和度测量仪采用多选一开关电路替代现有技术中复杂的驱动电路，简化了控制时序，同时电路元器件成本也得到了大幅降低。

附图说明

图1是现有技术中血氧饱和度测量仪的结构示意图；

图2是现有技术中血氧饱和度测量仪的发光组件结构示意图；

图3是本实用新型实施例的血氧饱和度测量仪的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的血氧饱和度测量仪的部分电路示意图；

图5是本实用新型实施例的光敏元件示意图；

图6是本实用新型实施例的发光装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的核心思想是采用多选一开关电路替代现有技术中复杂的驱动电路，简化了控制时序，同时电路元器件成本也得到了大幅降低。

本实用新型优选实施例的血氧饱和度测量仪，还选用24位以上(含24位)A/D转换器进行过采样，那么滤波处理就可以交给数字滤波器进行处理，因此，本实用新型实施例就可以减少模拟滤波器件的使用，进一步降低了成本。

图3是本实用新型实施例的血氧饱和度测量仪的结构示意图。参照图3，本实用新型实施例的血氧饱和度测量仪，包括信息处理模块100、发光装置200、光敏元件300、差分放大电路400和A/D转换器500。

该信息处理模块100用于控制发光装置的发光强度和发光顺序，以及进行运算处理计算血氧饱和度。该信息处理模块100通过控制输入到发光装置200中第一运算放大器220第二端(在图6中示出)的电压大小控制发光强度。该信息处理模块100通过简单时序控制发光装置200中的多选一开关290(在图6中示出)进行选择导通第一发光器件281(在图6中示出)或者第二发光器件282(在图6中示出)，实现发光交替进行，只需要一个时序信号控制。该信息处理模块100可以为单片机，也可为MCU等具有运算、控制及处理功能的其他器件或模块。

该光敏元件300用于接收带有被测组织血氧饱和度信息的光信号并转换为电信号，本实施例中的光敏元件300为光电二极管300，如图5所示，该光电二极管300的两端连接差分放大电路400的两个输入端。

图4是本实用新型实施例的血氧饱和度测量仪的部分电路示意图，参照图4，本实施例的差分放大电路400包括第二运算放大器410和第三运算放大器420，所述第二运算放大器410与所述第三运算放大器420的电源端同时连接第一电源，这种连接方式，可以省略第二运算放大器410和所述第三运算放大器420中的一个电源，降低了成本及电路复杂度。该第二运算放大器410的第一端412和该第三运算放大器420的第二端421为该差分放大电路400的两个输入端，该第二运算放大器410的第二端411和该第三运算放大器420的第一端422相连接。该第二运算放大器410和该第三运算放大器420的输出端与24位A/D转换器500连接。更优的实施例，为了确保放大波形不失真，该差分放大电路400还包括第四电阻430、第五电阻450和第二电容440。该第五电阻450和第二电容440相互并联组成滤波电路，该并联组成的滤波电路一端接地，另一端与第四电阻430的一端连接形成联合端。该第四电阻430另一端与电源相连接，该电源优选为第一电源。该联合端与该第二运算放大器410的第二端411和该第三运算放大器420的第一端422连接处相连接。

本实施例优选该A/D转换器500为24位A/D转换器500，采用24位A/D转换器500可以进行过采样，可以将非常微小的信号进行转换，从而不会造成信息丢失，因此，滤波处理就可以交给数字滤波器进行处理，可以减少现有技术中模拟滤波器的使用，在某些时候还可以减少一些放大电路的使用，大大降低了本实施例的硬件电路成本。当然本实施例也可以选用比24位更高的A/D转换器，取得更好的效果。

图6是本实用新型实施例的发光装置结构示意图。参照图6，该发光装置200包括发光组件280、多选一开关器件290和恒流源。该恒流源、发光组件280和多选一开关器件290间相互连接。

该恒流源包括第一电源和第一开关管260、第一运算放大器220和第一电阻250。该第一开关管260的一端通过所述第一电阻250接该恒流源中的地即地210’，该第一开关管260的另一端与该发光组件280的负向端相连接，该第一开关管260的控制端与该第一运算放大器220的输出端相连接。该第一运算放大器220的电源端与第一电源连接，该第一运算放大器220的接地端与地220’连接。该220’与地210’可以为相同的地，也可以为不同的地，例如一个为虚地，一个实地，本实施例优选该地220’与地210’为相同的地，简化电路及提供安全保障。该第一运算放大器220的第一输入端连接于该第一开关管260与该第一电阻250的连接端，该第一运算放大器220的第二输入端用于连接控制信号，该第一运算放大器220的第二输入端通过第六电阻210与信息处理模块100相连接，接收信息处理模块100的控制调节电流大小。该第一电源优选为5V的恒压源。该第一开关管260可以为三极管、mos管、可控硅等开关器件，本实施例优选该第一开关管260为三极管。该恒流源还包括第二电阻270、第三电阻240和第一电容230，所述第二电阻270连接于所述第一开关管260的控制端与所述第一运算放大器220的输出端之间，所述第三电阻240连接于所述第一运算放大器220的第一输入端与所述第一电阻250之间，所述第一电容230的一端与所述第一运算放大器220的输出端连接，所述第一电容230的另一端与所述第一运算放大器220的第一输入端连接。该第二电阻270、该第三电阻240和第一电容230构成负反馈同时又可以滤波，起到调节和滤波双重作用。该恒流源的工作原理如下：在该信息处理模块100输出信号给该第一运算放大器220，则该第一运算放大器220输出高电平状态，此时该三极管260处于导通状态，根据运算放大器的反馈原理可以知道，该第一电阻250上的电压等于第一运算放大器220第二输入端的电压，因此，通过控制第一放大器220第二输入端的电压就可以控制第一电阻250上的电压，也就可以控制通过第一电阻250上的电流，而通过第一电阻250上的电流也就是通过发光组件的电流，从而达到恒流目的。

该发光组件280，包括发射出不同波长的第一发光器件281和第二发光器件282；该第一发光器件281优选为红光发光二极管，该第二发光器件282优选为红外光发光二极管。当然，该第一发光器件281和第二发光器件282也可以为其他波长的发光器件。该第一发光器件281和第二发光器件282应该与光敏元件300相对应设置，保证该第一发光器件281和第二发光器件282发出的光经过被测组织处理后能够被光敏元件吸收。被测组织处理可以为反射处理，也可以为透射处理。本实施例优选该第一发光器件281负向端与所述第二发光器件282负向端连接构成发光组件280的负向端，所述发光组件280的负向端通过第一开关管260和第一电阻250与该恒流源中的地即地210’连接。

该多选一开关器件290用于选通所述第一发光器件281或者第二发光器件282，该多选一开关器件290优选为具有控制端、输入端和若干输出端，通过控制端接收信息处理模块的控制信息(发光时序)，控制该第一发光器件281或该第二发光器件282的亮灭。本实施例优选该多选一开关器件290为二选一开关器件，即具有两个输出端，该多选一开关器件290的控制端与该信息处理模块连接，该多选一开关器件290的两个输出端分别与所述第一发光器件281正向端与所述第二发光器件282正向端连接，该多选一开关器件290的输入端与该第一电源连接。

下面简述血氧饱和度测量仪的工作过程：

第一步，进行光强度大小调节。该信息处理模块100通过控制二选一开关器件290选择导通红光发光二极管和红外光发光二极管，该红光或者红外光被光敏元件300接收并转换为电信号，该电信号经过差分放大电路400、A/D转换器500达到该信息处理模块100，该信息处理模块100根据计算得到血氧饱和度值，同时根据该血氧饱和度值控制恒流源的电流大小，直到得到最为合适的电流大小为止。

第二步，在合适的电流下进行正常测量。测量过程中的处理与光强度大小调节时的处理差不多，只是没有判断血氧饱和度值是否合适的步骤，而是直接将获得的血氧饱和度值存起来并作为真是测量值。

以上对本实用新型提供的血氧饱和度测量仪的发光装置和血氧饱和度测量仪进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种血氧饱和度测量仪的发光装置，包括发光组件，所述发光组件包括发射出不同波长的第一发光器件和第二发光器件，其特征在于，还包括用于给所述第一发光器件和第二发光器件提供电源的恒流源和用于选通所述第一发光器件或第二发光器件的多选一开关器件，所述恒流源、发光组件和多选一开关器件间相互连接。

2.如权利要求1所述血氧饱和度测量仪的发光装置，其特征在于，所述第一发光器件负向端与所述第二发光器件负向端连接构成发光组件的负向端，所述发光组件的负向端与所述恒流源中的地连接，所述多选一开关器件分别与所述第一发光器件正向端和所述第二发光器件正向端连接，所述恒流源与多选一开关器件连接。

3.如权利要求2所述血氧饱和度测量仪的发光装置，其特征在于，所述恒流源包括第一电源和第一开关管、第一运算放大器和第一电阻，所述第一电源分别与所述多选一开关器件和第一运算放大器的电源端连接，所述第一开关管的一端通过所述第一电阻接所述恒流源中的地，所述第一开关管的另一端与所述发光组件的负向端相连接，所述第一开关管的控制端与所述第一运算放大器的输出端相连接，所述第一运算放大器的第一输入端连接于所述第一开关管与所述第一电阻的连接端，所述第一运算放大器的第二输入端用于连接控制信号。

4.如权利要求3所述血氧饱和度测量仪的发光装置，其特征在于，还包括第二电阻、第三电阻和第一电容，所述第二电阻连接于所述第一开关管的控制端与所述第一运算放大器的输出端之间，所述第三电阻连接于所述第一运算放大器的第一输入端与所述第一电阻之间，所述第一电容的一端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一电容的另一端与所述第一运算放大器的第一输入端连接。

5.一种血氧饱和度测量仪，包括发光组件，所述发光组件包括发射出不同波长的第一发光器件和第二发光器件；用于接收带有被测组织血氧饱和度信息的光信号并转换为电信号的光敏元件；用于对所述电信号进行放大的差分放大电路；用于将所述放大后的电信号转换为数字信号的A/D转换器；用于控制及接收数字信号并计算血氧饱和度的信息处理模块；其特征在于，还包括与信息处理模块连接的用于给所述第一发光器件和第二发光器件提供电源的恒流源以及与信息处理模块连接的用于选通所述第一发光器件或第二发光器件的多选一开关器件，所述恒流源、发光组件和多选一开关器件间相互连接。

6.如权利要求5所述血氧饱和度测量仪，其特征在于，所述A/D转换器为高于或等于24位A/D转换器。

7.如权利要求5所述血氧饱和度测量仪，其特征在于，所述差分放大电路包括第二运算放大器和第三运算放大器，所述第二运算放大器与所述第三运算放大器的电源端同时连接第一电源。

8.如权利要求5所述血氧饱和度测量仪，其特征在于，所述第一发光器件负向端与所述第二发光器件负向端连接构成发光组件的负向端，所述发光组件的负向端与所述恒流源中的地连接，所述多选一开关器件还分别与所述第一发光器件正向端与所述第二发光器件正向端连接，所述恒流源与多选一开关器件连接。

9.如权利要求8所述血氧饱和度测量仪，其特征在于，所述恒流源包括第一电源和第一开关管、第一运算放大器和第一电阻，所述第一电源分别与所述多选一开关器件和第一运算放大器的电源端连接，所述第一开关管的一端通过所述第一电阻接所述恒流源中的地，所述第一开关管的另一端与所述发光组件的负向端相连接，所述第一开关管的控制端与所述第一运算放大器的输出端相连接，所述第一运算放大器的第一输入端连接于所述第一开关管与所述第一电阻的连接端，所述第一运算放大器的第二输入端与所述信息处理模块连接用于接受所述信息处理模块控制调节所述恒流源的电流大小。

10.如权利要求9所述血氧饱和度测量仪，其特征在于，还包括第二电阻、第三电阻和第一电容，所述第二电阻连接于所述第一开关管的控制端与所述第一运算放大器的输出端之间，所述第三电阻连接于所述第一运算放大器的第一输入端与所述第一电阻之间，所述第一电容的一端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一电容的另一端与所述第一运算放大器的第一输入端连接。