CN208017498U - 一种探头可分离的血氧测量装置 - Google Patents

一种探头可分离的血氧测量装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型实施例提供一种探头可分离的血氧测量装置,其包括:血氧探头和血氧测量主机。其中,血氧探头由发光LED、光电接收管和接插结构组成,通过接插结构连接到血氧测量主机上,血氧测量主机具有无线传输功能,连接血氧探头将血氧信号无线传输。该装置改变了传统无线血氧测量装置无法更换血氧探头的技术缺陷,将家用无线血氧测量延展到医院的临床应用。因此,该探头可分离的脉搏血氧测量装置解决一次性血氧探头的可更换性问题,配合了医院的感染控制,从而将无线血氧测量成为一种临床上更加实用的装置。

Description

一种探头可分离的血氧测量装置
技术领域
本发明实施例涉及医疗器械领域,尤其涉及一种探头可分离的血氧测量装置。
背景技术
血氧仪主要测量指标分别为脉率、血氧饱和度、灌注指数(PI)。血氧饱和度(oxygen saturation简写为SpO2)是临床医疗上重要的基础数据之一。血氧饱和度是指在全部血容量中被结合O2容量占全部可结合的O2容量的百分比。通过依次驱动一个红光LED(660nm)和一个红外光LED(910nm),蓝色线条表示血红蛋白不带氧分子的时候接收管对还原血红蛋白感应曲线,从曲线图中可以看出还原血红蛋白对660nm红光的吸收比较强,而对910nm红外光的吸收强度比较弱。红色线条表示血红蛋白带有氧分子的血红细胞时接收管对氧合血红蛋白感应曲线,从图中可以看出对660nm红光的吸收比较弱,对910nm红外光的吸收比较强。在血氧测量时,还原血红蛋白和氧合血红蛋白,通过检测两种对不同波长的光吸收的区别,所测出来的数据差就是测量血氧饱和度最基本的数据。
无创血氧监测传感器是血氧仪中包含发光LED和光电接收管的前端传感器部分。传统的指夹式脉搏血氧传感器是临床上常见的无创血氧监测传感器,而所有的无创脉搏血氧传感器通常都含有传输线,直接连接到监护仪上使用。传输线在医生和护士的日常操作过程中会带来很多的问题。目前,现在市面上还普遍存在许多包含了显示器的指夹式脉搏血氧仪,或者是无线接口的指夹式脉搏血氧仪,可以直接将血氧数据通过无线信号进行传输。但是,根据目前国家感染控制的管理要求,为了减少病人之间的交叉感染问题,尽量避免与患者接触部分的重复使用,因此在目前临床上通常采用的重复使用的监护仪和一次性使用的无创脉搏血氧传感器。因此,无法更换血氧传感器的无线血氧脉搏仪通常只运用于家用,并不能满足医院的临床要求。因此,现在需要一款有探头可分离的脉搏血氧测量装置可以解决一次性血氧探头的可更换性问题。从而将无线血氧测量成为一种临床上更加实用的装置。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例所解决的技术问题之一在于提供探头可分离的血氧脉搏测量装置,用以克服现有技术中无线血氧测量装置无法更换探头,导致的无法适应院内感染控制的技术缺陷,达到根据不同病人实时更换一次性血氧探头,从而真正满足临床上的感染控制的需求。
本发明实施例提供一种探头可更换的血氧测量装置,其包括血氧探头和血氧测量主机。其中,血氧探头由发光LED、光电接收管和接插结构组成,通过接插结构连接到血氧测量主机上,血氧测量主机具有无线传输功能,连接血氧探头将血氧信号无线传输。
可选地,在本发明的一实施例中,所述血氧探头包含外壳结构,所述发光LED和光电接收管固定在外壳之中。
可选地,在本发明的一实施例中,所述外壳包括第一外壳、第二外壳和遮光介质。
可选地,在本发明的一实施例中,所述血氧探头包含腕带,用于将整个装置固定在人体上。
可选地,在本发明的一实施例中,所述发光LED包含两个不同波长的LED。
可选地,在本发明的一实施例中,所述血氧测量主机包含显示结构,显示血氧信号。
可选地,在本发明的一实施例中,所述血氧测量主机包含底座,底座将主机固定在人体上。
可选地,在本发明的一实施例中,所述血氧信号为光电接收管接收的由发光LED发出,经过人体后的光电信号。
可选地,在本发明的一实施例中,所述血氧测量主机包含数据处理模块,所述血氧信号为经过数据处理模块后的数据。
由以上技术方案可见,所述探头可分离的血氧测量装置,克服了现有技术的缺陷。该装置改变了传统无线血氧测量装置无法更换血氧探头的技术缺陷,将家用无线血氧测量延展到医院的临床应用。因此,该探头可分离的脉搏血氧测量装置解决了一次性血氧探头的可更换性问题,配合了医院的感染控制,从而将无线血氧测量成为一种临床上更加实用的装置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中探头可分离的脉搏血氧测量装置整体示意图;
图2为本发明实施例中血氧探头接插结构和血氧测量主机连接示意图;
图3为本发明实施例血氧测量主机对发光LED的采集时序图
图4为本发明实施例发光LED的双LED结构;
图5为本发明实施例血氧测量主机前端采集电路图;
图6为本发明实施例血氧探头剖面示意图;
图7为本发明实施例底座固定血氧测量主机的示意图;
图8为本发明实施例红光光谱示意图。
具体实施方式
当然,实施本发明实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。
为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明实施例保护的范围。
下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。
本发明下述实施例提供了一种探头可分离的血氧测量装置,其包括:血氧探头和血氧测量主机。其中,血氧探头由发光LED、光电接收管和接插结构组成,通过接插结构连接到血氧测量主机上,血氧测量主机具有无线传输功能,连接血氧探头将血氧信号无线传输。
图1为本发明实施例中探头可分离的血氧测量装置的结构示意图;
本实施例中,主要包括血氧探头和血氧测量主机105组成。其中血氧探头主要包括发光LED101,光电接收管102、接插结构104和连接线106组成,血氧探头通过接插结构104连接到血氧测量主机105上面。血氧测量主机具有无线传输功能,在连接血氧探头之后,通过采集血氧探头的电信号,从而获得人体相关的血氧信号。进一步的,该血氧测量主机通过无线信号将相关的血氧信号发送出去。接插结构104最大的特性在于血氧探头方便便捷的从血氧测量主机105上拆除,不会对血氧测量主机105和血氧探头的连接接口形成损伤。因此,新的血氧探头可以快速的和血氧测量主机105进行新的连接,开始新的测量。在本实施例中,如图2所示,图中201即为血氧探头一端接插结构,202即为血氧测量主机端的配合结构,该结构固定在血氧测量主机203上面。正常使用情况下,配合结构202的上盖为打开状态,当插接结构201插入配合结构202时,配合结构202的上盖自动闭合,锁死连接。当需要将接插结构201从配合结构202上面移除时,手动按动配合结构 202两端,则配合结构202的上盖自动弹起,接插结构201可以轻松从血氧测量主机上移除,而配合结构保持无损。本实施例中采用的接插结构经过多次仿真拔插设计,最高可以达到100000的拔插寿命。
血氧饱和度(SaO2)通常是指人体血液红细胞中的氧合血红蛋白(HbO2) 占总体血红蛋白(Hb)的比例,即:
血氧饱和度通常情况下由百分比来表示,在正常情况下,动脉血的血氧饱和度通常为97%左右。由于氧合血红蛋白和血红蛋白在吸光特性上存在不同,特别是对于光波长在600到1000纳米的区间,两种血红蛋白的吸光特性存在较大不同。人们发现,可以通过测量透射过人体血管后的光源能量的衰减能够判断血氧饱和度,这就是通常临床上所提到的脉搏血氧饱和度(SpO2)。该方法是一种便捷的,实时且无创脉搏血氧监测手段,并在临床上广泛应用。
由于仅仅使用单一光源的测量方法无法有效的区分出搏动血液中的氧合血红蛋白与血红蛋白,因此,为了区分氧合血红蛋白和血红蛋白,需要两种不同波长的光,且两种不同的光源应在对于两种血红蛋白的吸光特性上存在较大不同才能够计算出两者的比例。脉搏血氧的计算理论是建立在郎伯比尔定律的基础上建立的,其表达公式如下:
I=I0e-ε(λ)
其中,I代表透射后光的强度,I0代表的是原始光强,而ε与λ分别代表吸光系数以及光的波长。从郎伯比尔定律中得知,具有两束具有不同波长的光源在穿过相同介质的情况下,所得到透射后的光强是不一样的,而且光强根据固有的吸光系数是固定的。如图8所示,不难发现两种血红蛋白分别对红光与近红外光的660nm到940nm有着截然不同的吸光特性。因此,绝大多数脉搏血氧探头采用波长660nm左右的红光以及波长在940nm左右的红外光作为血氧值的参考。
通过上面的表述,理想的脉搏血氧的测量位置应该是在光容易通过且动脉血管丰富的人体部位。只有这样,才可以保证透射过人体的光能够尽可能通过多的动脉血管,且人体组织不会太厚以至于光在传播到另一侧采集端之间衰减到无法测量的程度。通常临床上能够采集脉搏血氧的部位有很多,其中包括,耳垂,鼻子,舌头,指尖与脚部。这些部位都是血管丰富光源容易透射的部位。但由于人体手指部位血管丰富,且夹子形势的脉搏血氧传感器结构简单容易操作,所以,手指是脉搏血氧采集的理想位置之一。
人体组织中主要的吸光介质大致分为三种:骨骼,人体柔软组织以及动脉血。由于前两种人体组织不易发生变化,吸光特性较为稳定,因此在光通过这些吸光组织后光的衰减特性较为稳定。而动脉血在波动时会造成血管的收缩,并且血流量也会根据时间变化。其造成的结果就是光源通过动脉血管的时候,光的传播路径会随着血管的扩张和收缩增长或者减少,因此,吸光特性会根据脉搏强度而发生改变。所以,透射过的光经过动脉血以后,能够体现出动脉的脉搏特性,即脉搏的搏动成分,这组信号也同时构成了脉搏血氧信号的交流(AC)成分。而其余通过非搏动成分的透射信号则构成脉搏血氧信号的直流成分(DC)。之所以要通过区分透射信号中的交流与直流分量是因为不同人体由于个体差异所导致的吸光特性是不一定的,且在血氧探头生产过程中,LED的工艺不可能达到使得每个LED都具有相同的光波长与光强特性。所以,通过获取信号中搏动成分与非搏动成分的比值,即,AC分量与 DC分量的比值,可以消除原始光强(I0)的影响。因此,通过下列公式:
可以获得血氧的特征值R,该公式计算出的是红光与红外光的比例,所得到的比值R就是特定血氧饱和度下的特征值,也就是说,R值在特定的血氧饱和度的状态下是固定的,因此,如果可以通过拟合出的R与脉搏血氧饱和度的关系,再加上实时的波形分析以及计算,就能够做到实时的无创测量脉搏血氧饱和度的目的。
具体地,在本实施例中,为了测量人体的血氧信号,血氧探头发射的光线为双红外光,所述双红外光的波长在血氧监测期间间歇性发生变化。通过所述双红外光波长的变化,从而提高血氧监测的准确性,比如波长为660nm 和905nm。如图3所示,660nm和905nm的两束红外光分别在黑色实线上升沿瞬间打开、关闭,从而形成了660nm打开、660nm关闭、905nm打开、905nm 关闭四个状态。
在上述实施例中,如图1中所述的发光LED就是采用的双LED结构,LED 的电气连接结构LED示意图如图4,DP1是发射波长为660nm的红外光的LED, DP2是发射波长为905nm的红外光的LED,右端LED Driver是血氧测量主机的驱动电路,两个LED的方向相反,当驱动电路的驱动电流是正向时(电流从左流向右端),DP1开始发光,整个LED两端的电压是正电压,当驱动电路的驱动电流是反向时(电流从右流向左端),DP2开始发光,整个LED两端的电压是负电压,当DP1和DP2都关闭的时候,LED两端的电压为0。
本实施例中,如图5为对血氧的光电信号采集的血氧测量主机的采集示意图,图中Rx为接收经过人体后光线的光电接收管,后续电路为将光电接收管的光电流信号进行处理的电路。具体地,如图5所示,其包括Rx,即为光电接收管;Cf、Rf和OP1组成电流转电压放大电路,将光电二极管两端的电流转换为差分放大电压,Ri、Rg和OP2放大器组成二级电压放大电路;其工作的过程如下:
光电接收管产生的光电流比较小,经过Rf在OP1一端形成电压信号,该级电路主要实现从电流信号到电压信号的转换,同时Cf和Rf组成一定的滤波网络,能对带外的噪声产生一定的限制,该级运放主要要求噪声比较低,从而不影响原始信号的信噪比。Ri、Rg和OP2放大器组成的二级电压放大电路主要用于将前级电流转电压电路生成的微弱电压信号进行放大,产生信号 VDIFF,使得输出信号VDIFF电压范围满足后级ADC的电压输入范围,同时Rg是阻值可变的数字电位器,通过调整Rg的值可以调整第二级放大电路的增益,从而改变输出信号的电压幅值。本实施例中,血氧测量主机内部的ADC对电压信号进行数字化处理,然后将采集到的光电信号直接通过无线发送到上位机进行显示。
在本实施例中,所述血氧探头包含外壳结构,所述发光LED和光电接收管固定在外壳之中。如图1所示,发光LED101和光电接收管102即固定在外壳103之中。进一步地,如图1中所述外壳103包含第一外层外壳、第二内层外壳和遮光介质。通常情况下,第一外层外壳用来固定血氧探头在人体的指定部位,比如指尖或者脚尖,第一内层外壳主要用来将发光LED和光电接收管固定在血氧探头的指定位置。在本实施例中,如图6所示,为血氧探头的剖面示意图,第一外壳采用的压敏胶,第二外壳采用的是橡胶结构,并且发光LED和光电接收管固定在橡胶结构的指定位置。压敏胶和橡胶结构之间固定了一层含胶的遮光介质,按照这种堆叠结构,遮光介质、第一外壳、第二外壳便紧密的粘合在一起,同时当压敏胶粘贴在人手的过程中,遮光介质阻止了环境光从胶贴进入到光电接收管的传播路径,从而最大程度的避免了环境光对血氧测量过程中的干扰。
具体地,在本实施例中,在血氧探头的连接线位置包含一个腕带结构,该腕带结构的材料为橡胶材质,该腕带结构上具有不同位置的卡扣,以适应不同的人群佩戴,确保血氧探头牢靠的固定在人体上。
具体地,在本实施例中,如前所述,本血氧探头的发光LED包含两个不同波长的LED,两个LED的峰值波长分别为660nm和905nm。
具体地,在本实施例中,如前所述,所述血氧测量主机经过无线发送的血氧信号为光电接收管接收的由发光LED发出,经过人体后的光电信号。该信号在本地不做波形的处理,直接通过无线信号发送,通过外部设备对血氧信号做波形处理以及血氧脉率的计算。
在本发明的另一实施例中,所述血氧测量主机包含显示结构,显示血氧信号。具体显示的信息可以有血氧信号的波形,计算出来的血氧数值、根据血氧波形计算出来的脉搏数字值或者是血氧测量主机相关的参数信息,比如电池电量或者本地时间等。
在本发明的另一实施例中,所述血氧测量主机包含底座,底座将主机固定在人体上。如图7所示,为血氧测量主机底座的示意图,包括人体手臂501、底座腕带502、底座503和血氧测量主机504。正常情况下,血氧测量主机的下端面含有铁型材质,底座503的图中上端面含有磁吸,底座腕带502和底座503是可靠连接的。当使用的情况下,将血氧测量主机504连接上血氧探头,底座腕带502紧固在人体的手臂501上。然后直接将血氧测量主机504 放置在底座503上面,底座503和血氧测量主机504直接通过磁力吸合在一起,而且底座503和腕带502可靠连接。所以血氧测量主机便固定在了手臂上。在本发明的其他实施例中,人体部位不一定限于手臂,同时血氧测量主机和底座的连接方式也不限于磁吸结构,也可以是其他的卡扣式的结构,将血氧测量主机可以卡在底座中,一样达到固定的效果。
在本发明的再一实施例中,所述血氧测量主机包含数据处理模块,所述血氧信号为经过数据处理模块后的数据。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种探头可分离的血氧测量装置,其特征在于,包括:血氧探头和血氧测量主机;其中,血氧探头由发光LED、光电接收管和接插结构组成,通过接插结构连接到血氧测量主机上,血氧测量主机具有无线传输功能,连接血氧探头将血氧信号无线传输。
2.根据权利要求1所述的探头可分离的血氧测量装置,其特征在于,所述血氧探头包含外壳结构,所述发光LED和光电接收管固定在外壳之中。
3.根据权利要求2所述的探头可分离的血氧测量装置,其特征在于,所述外壳包括第一外壳、第二外壳和遮光介质。
4.根据权利要求1所述的探头可分离的血氧测量装置,其特征在于,所述血氧探头包含腕带,用于将整个装置固定在人体上。
5.根据权利要求1所述的探头可分离的血氧测量装置,其特征在于,所述发光LED包含两个不同波长的LED。
6.根据权利要求1所述的探头可分离的血氧测量装置,其特征在于,所述血氧测量主机包含显示结构,显示血氧信号。
7.根据权利要求1所述的探头可分离的血氧测量装置,其特征在于,所述血氧测量主机包含底座,底座将主机固定在人体上。
8.根据权利要求1所述的探头可分离的血氧测量装置,其特征在于,所述血氧信号为光电接收管接收的由发光LED发出,经过人体后的光电信号。
9.根据权利要求1所述的探头可分离的血氧测量装置,其特征在于,所述血氧测量主机包含数据处理模块,所述血氧信号为经过数据处理模块后的数据。
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