CN205658915U - 血氧测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种血氧测量系统，包括：LED驱动模块、LED模块、光电接收模块、电流/电压转换模块、可控积分放大模块、处理器模块、反馈控制模块、显示模块和电源模块；LED驱动模块、LED模块、光电接收模块、电流/电压转换模块、可控积分放大模块、处理器模块、显示模块依次相连，并且均和电源模块相连；处理器模块通过反馈控制模块控制可控积分放大模块和LED驱动模块。本实用新型的系统在提高测量精度的同时有电路简单，能够节约成本的优点。本实用新型可实现不同光信号的隔离，减去一定的直流分量可实现交流分量的充分均衡放大，通过反馈控制充分利用模数转换精度。

Description

血氧测量系统

技术领域

本发明属于医疗技术领域，特别涉及一种血氧测量系统。

背景技术

血氧饱和度是血液中，被氧结合的氧合血红蛋白(HbO2)的容量占全部可结合的血红蛋白(Hb)容量的百分比，即血液中血氧的浓度，是呼吸循环系统的重要生理参数。许多呼吸系统的疾病会引起人体血液中血氧饱和度的减少，另外由麻醉引起的机体的自动调节功能失常、大手术创伤、以及有些医疗检查引起的损伤等，都可能导致病人的氧供给发生问题而降低了人体的血氧饱和度；致使病人出现头晕、无力、呕吐等症状，重者则会危及生命。因此及时了解病人的血氧饱和度情况有助于医生及时发现问题，在临床医疗领域中有着十分重要的意义。为此，出现了血氧测量仪，其利用人体末梢部位对红光和红外光的吸光度变化率之比来推算出末梢组织的动脉血氧饱和度。

目前的血氧测量仪通过光电传感器将经过人体组织吸收后的交替的光信号转换成电信号处理计算出血氧值，由于人体组织对红光和红外光的吸光度不同，因此红光和红外光照射人体组织后被光电传感器接收到的信号的变化幅度相差较大，会影响模数转换的精度，从而影响血氧计算精度，目前有些采用数字电位器的方法电路比较复杂、增加成本同时会引入系统误差。由于红光和红外光的交替发光对彼此有一定的影响也会影响血氧计算精度且红光和红外光的交流信号相对直流信号小得多，直接放大会使交流信号得不到充分放大而影响测量精度。

因此需要提供一种血氧测量系统可以用简单的方法实现不同光信号的隔离和不同交流部分的均衡放大，提高测量精度的同时简化电路、节约成本。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种血氧测量系统，带有可控积分放大模块和反馈模块，可实现不同光信号的隔离和不同交流部分的均衡放大，在提高测量精度的同时简化电路、节约成本。

本发明提供的一种血氧测量系统包括：LED驱动模块、LED模块、光电接收模块、电流/电压转换模块、可控积分放大模块、处理器模块、反馈控制模块、显示模块和电源模块；LED驱动模块、LED模块、光电接收模块、电流/电压转换模块、可控积分放大模块、处理器模块、显示模块依次相连，并且均和电源模块相连；处理器模块通过反馈控制模块控制可控积分放 大模块和LED驱动模块。

还包括基准电压产生模块，基准电压产生模块与电源模块相连，同时与电流/电压转换模块、可控积分放大模块相连。

进一步地，反馈控制模块包括第一反馈控制模块和第二反馈控制模块，均与处理器模块相连，并分别与可控积分放大模块或LED驱动模块相连；LED驱动模块接收反馈控制模块发送的可变时序信号，驱动LED模块，反馈控制模块控制可控放大积分模块中的数字开关，选择不同的信号通路。

进一步地，处理器模块为带有AD转换功能的处理器模块；LED模块包含红光发光模块和红外光发光模块，产生红光、红外光、暗光照射光电接收模块。可控积分放大模块包括至少两个信号通路。

进一步的，电源模块将电池电源转换为所需的模拟和数字电压为LED驱动模块、LED模块、光电接收模块、电流/电压转换模块、可控积分放大模块、处理器模块、显示模块供电。

本发明的血氧测量系统：

步骤1，LED驱动模块驱动LED模块照射光电接收模块；

步骤2，光电接收模块接收LED模块发出的光信号产生对应的电流信号；

步骤3，电流/电压转换模块将光电接收模块产生的电流信号转换为电压信号，并滤除高频干扰和直流干扰，产生对应反馈控制模块时序的电压信号；

步骤4，可控积分放大电路接收电压信号，进行积分放大处理和滤波处理，产生放大后的电压信号；

步骤5，处理器模块接收放大后的电压信号，转换为数字信号；根据LED模块的照射时序通过反馈控制模块控制可控放大积分模块中的数字开关，选择不同的信号通路。处理器模块将数字信号与预设范围对比，若在预设范围内则处理计算血氧和心率值；若不在预设范围内则通过反馈控制模块控制可控积分放大模块和LED驱动模块，调节可控积分放大模块的积分时间和LED模块的光照射强度，至数字信号在预设范围内并处理计算血氧和心率值。

处理器模块发送可变时序开关信号控制LED驱动模块中的PMOS管，从而控制LED模块的照射时序。处理器模块控制LED模块发光顺序为红光开、红外光关->红光关、红外光关->红光关、红外光开->红光关、红外光关，如此循环。

基准电压产生模块产生基准电压供电流/电压转换模块和可控积分放大模块使用。

可控积分放大模块分离红光、红外光和暗光通路，并能实现对信号的可控积分放大，以充分利用模数转换精度。

处理器模块接收AD采集的信号，与预设定范围比较，通过反馈控制模块反复调节信号 直至满足预设定要求。然后根据R值曲线计算出血氧值，并送显示模块显示。

供电模块给整个系统各个模块供电：电源模块将电池电源转换为所需的模拟和数字电压分别给LED驱动模块、LED模块、电流/电压转换模块、可控积分放大模块、处理器模块、基准电压产生模块和显示模块供电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的血氧测量系统，带有可控积分放大模块和反馈模块，可实现不同光信号的隔离，减去一定的直流分量可实现交流分量的充分均衡放大，通过反馈控制充分利用模数转换精度，在提高测量精度的同时简化电路、节约成本。

附图说明

图1为本发明实施例的整体示意图。

图2本实施例的LED驱动模块。

图3本实施例的光电接收和电流/电压转换模块。

图4本实施例的基准电压产生模块。

图5本实施例的可控积分放大电路。

图6本实施例的电源模块。

具体实施方式

下面结合本发明中的附图，对本发明所提供的血氧测量系统进行详细的描述。

本发明所述血氧测量系统的整体示意图如图1所示，下面对各个模块进行详细的描述。

如图2所示，处理器模块通过可变时序控制MOS管Q2和Q3的导通的断开，从而控制LED模块中D1(红光发射管)和D2(红外光发射管)交替照射，且照射强度和照射时序受处理器控制。

如图3所示，光电接收模块PD接收D1和D2的照射产生对应时序的电流信号，电流信号经过电流/电压转换模块电路转换为对应时序的电压信号。其中R29和R15分压后给输入信号提供一个直流抬压，R14将电流信号转换为电压信号并作适当的放大，C20滤除高频干扰，在运放U3的1脚输出对应时序的经过滤波后的电压信号。

如图4所示，基准电压产生模块R4和R5分压产生所需的基准电压，运放U3B形成电压跟随器，C10滤除高频干扰后将电压信号V₀供给电流/电压转换模块和可控积分放大模块使用。

如图5所示，C22用于隔离电流/电压转换电路中过大的直流信号。模拟开关U5受处理器模块控制选择不同的通路。模拟开关U5D导通时运放U3D的放大倍数是U5D断开时的约2.8倍，U5C导通时运放U3C的放大倍数是模拟开关U5C断开时的约0.23倍。一般来说，透过人体末梢部位后，红光的变化幅度比红外的变化幅度大，因此处理器模块通过控制U5D和U5C的导通关闭给红光和红外光提供不同的放大通路，使两种信号的交流部分得到均衡放大。处理器模块控制红光和红外光发光顺序为红光开、红外光关->红光关、红外光关->红光关、红外光开->红光关、红外光关，如此循环。两种光有一种开时模拟开关U5B断开，两种光都关时U5B导通，通过选择发光通道和不发光通道起到了一定的隔离作用。由于透过人体末梢部位后，两种光都存在直流分量和交流分量且直流分量较弱，若同时放大，则交流分量还未得到充分放大，信号便已经饱和，因此在可控放大积分模块中光信号减去一定的直流部分电压信号V₀，从而可充分放大交流分量。U5D和C25构成可控积分放大电路，处理器模块通过控制光信号的照射时间来控制可控积分放大电路的积分时间，从而实现对信号放大倍数的连续可调。不同的信号经过可控积分放大电路处理后通过C27滤除高频干扰送处理器模块的AD采集。

处理器模块的处理器将AD处理后的数字信号与预设范围(对应模拟电压为1.7V～1.9V)对比，若在范围内则处理计算血氧和心率值，若不在范围内则通过反馈控制模块控制可控积分放大模块和LED驱动模块，调节可控放大积分模块的积分时间和LED模块的光照射强度。反复对比接收到的数字信号，至其在预设范围内并处理计算血氧和心率值。

如图6所示：电源模块，将电池电压转换为模拟电源AVCC和数字电源VCC分别给系统的模拟部分和数字部分供电。

本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (5)

1.血氧测量系统，其特征在于，包括：LED驱动模块、LED模块、光电接收模块、电流/电压转换模块、可控积分放大模块、处理器模块、反馈控制模块、显示模块和电源模块；所述LED驱动模块、所述LED模块、所述光电接收模块、所述电流/电压转换模块、所述可控积分放大模块、所述处理器模块、所述显示模块依次相连，并且均和所述电源模块相连；所述处理器模块通过所述反馈控制模块控制所述可控积分放大模块和所述LED驱动模块。

2.根据权利要求1所述的血氧测量系统，其特征在于：还包括基准电压产生模块，所述基准电压产生模块与所述电源模块相连，同时与所述电流/电压转换模块、所述可控积分放大模块相连。

3.根据权利要求1所述的血氧测量系统，其特征在于：所述反馈控制模块包括第一反馈控制模块和第二反馈控制模块，均与所述处理器模块相连，并分别与所述可控积分放大模块或所述LED驱动模块相连；所述LED驱动模块接收所述反馈控制模块发送的可变时序信号，驱动所述LED模块，所述反馈控制模块控制所述可控放大积分模块中的数字开关，选择不同的信号通路。

4.根据权利要求1所述的血氧测量系统，其特征在于：所述处理器模块为带有AD转换功能的处理器模块；所述LED模块包含红光发光模块和红外光发光模块，接收所述LED驱动模块的时序控制，产生红光、红外光、暗光照射所述光电接收模块；所述可控积分放大模块包括至少两个信号通路。

5.根据权利要求1所述的血氧测量系统，其特征在于：所述电源模块将电池电源转换为所需的模拟和数字电压为所述LED驱动模块、所述LED模块、所述光电接收模块、所述电流/电压转换模块、所述可控积分放大模块、所述处理器模块、所述显示模块供电。