CN208371799U - 一种能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗设备产品领域，具体涉及一种能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置，本实用新型包括：相互配合的第一夹体和第二夹体，所述第一、第二夹体之间围成了测量腔，所述第一夹体和第二夹体上对应设置有发光管和接收管，所述发光管与接收管均设置于该测量腔中，且所述发光管的发光端与该接收管的接收端相互对准；所述发光管的发光端和/或接收管的接收端上设有光路调整器件。本实用新型通过在发光管和/或接收管上设置光路调整器件，对光信号的路径进行了调整，使接收管所接收到的光信号量大大增加，有利于提高血氧值的计算精度。

Description

一种能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置

技术领域

本实用新型涉及医疗设备产品领域，具体涉及一种能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置。

背景技术

血氧饱和度是衡量人体血液携带氧的能力的重要参数，检测动脉血中的氧含量，是判断人体呼吸系统和循环系统是否缺氧的重要指标。血氧监护在临床麻醉手术、新生儿和危重病人监护应用中为医生提供了直接、快速、有效的临床依据，在脑外科、新血管外科及新生儿、早产儿监护等领域有着重要的意义，在人们越来越重视健康的现今社会，血氧饱和度测量逐渐走进家庭，应用呈越来越广泛的趋势。

无创血氧饱和度测量主要采用光电技术，通常有两种方法：透射法和反射法。其主要原理为：发射一束光照射至人体的特定部位或被测组织，光信号通过被测组织后透射或反射至光接收模块，然后通过光电转换电路把光信号转换成电流信号，进而转换成电压信号。通过不同波长的光信号比值计算出血氧饱和度和脉率。在市场上销售的绝大多数血氧饱和度测量仪，都是使用红光和红外光两种波长的光来实现。血氧饱和度常用的测量部位有手指、脚趾、额头、耳垂等。在家用健康领域，指夹式脉搏血氧饱和度测量仪有着越来越广泛的应用。

目前市场上的指夹式血氧饱和度测量仪，一般包括上/下两个壳体，上下壳体中都有电路板或元器件，一般上壳体是接收光的部分，下壳体是发射光的部分，其在使用时只需将手指放在两壳体之间的手指容腔内，开机即可测量手指的血氧饱和度。

血氧饱和度的测量在手指测量是最多的，指夹式脉搏血氧测量仪主要是测量手指。基本原理就是发光管分时发出红光和红外光，红光和红外光在透过被测组织后，接收管对该透过被测组织后的光信号进行接收，供后续电路进行血氧值计算；而现有的指夹式脉搏血氧测量仪其发光管所发出的光信号，容易发散到其余地方，导致接收管所接收到的光信号量较少，进而影响后续电路所计算出来的血氧饱和度值的准确性。

实用新型内容

为克服上述缺陷，本实用新型的目的即在于提供一种提高血氧饱和度值测量准确率的脉搏血氧测量装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型是一种能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置，包括：相互配合的第一夹体和第二夹体，所述第一、第二夹体之间围成了测量腔，所述第一夹体和所述第二夹体上对应设置有发光管和接收管，所述发光管与接收管均设置于该测量腔中，且所述发光管的发光端与该接收管的接收端相互对准；所述发光管的发光端与接收管的接收端之间设有光路调整器件。

本实施例中，所述光路调整器件包括：凸透镜和/或凹透镜；所述凹透镜设置于所述接收管的接收端上，所述凸透镜设置于所述发光管的发光端上。

本实施例中，所述凹透镜的进光面和/或凸透镜的出光面上设置有滤光片。

本实施例中，所述测量腔的内壁设置有软垫部，所述软垫部由相互配合的第一垫体和第二垫体构成，所述第一垫体设置于第一夹体上，所述第二垫体设置于第二夹体上，且第一垫体中设有用于容置所述发光管的第一通孔部，第二垫体中设有用于容置所述接收管的第二通孔部，所述凸透镜覆盖于第一通孔部和的开口端中，所述凹透镜和滤光片均覆盖于第二通孔部的开口端中。

本实施例中，所述软垫部由黑色不透明的硅胶材料构成。

本实施例中，所述第一夹体中设有发光驱动电路板，所述发光驱动电路板用于驱动发光管进行发光，该发光驱动电路板的第一面与发光管相连接；所述第二夹体中设有光电转换电路板，所述光电转换电路板用于将接收管所接收到的光信号转换为电压模拟信号，所述光电转换电路板的第一面与接收管相连接；所述发光驱动电路板的第一面和所述光电转换电路板的第一面上均涂设有黑色的油墨层。

本实施例中，所述第一通孔部的内侧面上覆盖有环柱状的黑色的第一遮光泡棉，该第一遮光泡棉的一端与该发光驱动电路板的第一面相接，其另一端与凸透镜相接；

第二通孔部的内侧面上覆盖有环柱状的黑色的第二遮光泡棉，该第二遮光泡棉的一端与该光电转换电路板的第一面相接，其另一端与凹透镜相接。

进一步，本实用新型还包括：处理器，以及分别与该处理器相连接的数模转换电路和模数转换电路；

所述数模转换电路与发光驱动电路板相连接，用于将处理器所发送的数字驱动信号转换为模拟驱动信号，并将该模拟驱动信号发送至发光驱动电路板中；

所述模数转换电路与光电转换电路板相连接，用于将光电转换电路板所转换得到的电压模拟信号转换为电压数字信号，并将该电压数字信号发送至处理器中；

所述处理器用于向所述数模转换电路发送数字驱动信号，或根据所接收到的电压数字信号进行计算得到血氧饱和度值。

进一步，所述发光管包括：第一发光管芯和第二发光管芯，所述第一发光管芯和第二发光管芯所发出的光信号的光波波长不相同。

本实用新型通过在发光管和/或接收管上设置光路调整器件，对光信号的路径进行了调整，使接收管所接收到的光信号量大大增加，有利于提高血氧值的计算精度。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作详细描述。

图1为本实用新型的剖面结构示意图；

图2为本实用新型的电路及光路原理示意图；

图3为本实用新型中的镜片的装配位置示意图。

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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面以一个实施例对本实用新型的一种能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置进行具体描述，请参阅图1至图3，其包括：相互配合的第一夹体1和第二夹体2，在第一夹体1和第二夹体2相互配合下，对被测的手指进行夹住，所述第一、第二夹体1、2之间围成了测量腔15，该测量腔15用于容置被测的手指19，所述第一夹体1上设有发光管3和第二夹体2上设有接收管4，所述发光管3与接收管4均设置于该测量腔15中，且所述发光管3的发光端与该接收管4的接收端相互对准；所述发光管3的发光端和/或接收管4的接收端上设有光路调整器件。本实用新型通过设置光路调整器件，能对光路进行调整，以增加接收管所接收到的光信号量。

其中，所述发光管3可以为LED管，所述接收管4可以为光敏二极管。

本实施例中，所述光路调整器件包括：凸透镜5和/或凹透镜6；所述凹透镜6设置于所述接收管4的接收端上，所述凸透镜5设置于所述发光管3的发光端上。其中，该凹透镜6亦称为负球透镜，镜片的中间薄，边缘厚，呈凹形；该凸透镜5是中央较厚，边缘较薄的透镜。凸透镜5分为双凸、平凸和凹凸等形式。可见，在本实施例中，光路调整器件的设置方式有三种，即一是仅将凸透镜5设置于发光管3的发光端上，二是仅将凹透镜6设置于接收管4的接收端上，三是同时将凸透镜5和凹透镜6分别设置于发光管3的发光端上和接收管4的接收端上；此三种设置方式均能增加接收管所接收到的光信号量，而以第三种设置方式的效果更佳。

本实用新型中，发光管3所产生的光信号透过凸透镜5后转换成平行光进入被测的手指19中，并在被测的手指19中进行透射后，进入凹透镜6，该凹透镜6将通过被测的手指19后的光信号转换成平行光，进入至接收管4中；在本实用新型中，该凸透镜5将发光管3所产生的发散的光信号转换成平行光，使照射到被测手指19的光信号会更强；光信号在通过手指19透射后会四处发散，而凹透镜6将发散的光信号转换为近似平行的光，使得进入接收管4的光信号强度更强，其转换成电信号的幅度会更大，更有利于计算血氧饱和度。

本实施例中，所述凹透镜6的进光面和/或凸透镜5的出光面上设置有滤光片7。该滤光片7的表面可以是透明或磨砂面，滤光片7只允许与发光管3发出的红光和红外光相同波长的光通过，有效地防止外部的光学污染，同时该滤光片7还能起到防止灰尘进入第一垫体8和/或第二垫体9内部的作用。实际应用时，可根据需要仅在凸透镜5或凹透镜6中任意一个镜片上设置滤光片7，或同时在凸透镜5或凹透镜6上均设置滤光片7。

本实施例中，所述测量腔15的内壁设置有软垫部，所述软垫部由相互配合的第一垫体8和第二垫体9构成，所述第一垫体8设置于第一夹体1上，所述第二垫体9设置于第二夹体2上，且第一垫体8中设有用于容置所述发光管3的第一通孔部，第二垫体9中设有用于容置所述接收管4的第二通孔部，所述凸透镜5覆盖于第一通孔部和的开口端中，所述凹透镜6和滤光片7均覆盖于第二通孔部的开口端中。在本实用新型中，设置软垫部的目的是使手指19插入时手感良好，同时提示用户将手指19放在容腔指定位置。并且通过将发光管3、接收管4分别设置于第一、第二通孔部中，也可以进一步防止外来光线影响测量结果。而设置在第一、第二通孔部中的凸透镜5和凹透镜6也可以防止灰尘进入内部的作用。

本实施例中，所述软垫部由黑色不透明的硅胶材料构成。为了外观造型及美观的需要，不同的厂家将硅胶垫设计成不同颜色，由于硅胶垫处于光信号的传播路径上，不同颜色的硅胶垫会在光路中产生不同的影响，比如会将颜色混杂入光路中。而本实用新型的软垫部由黑色不透明的硅胶材料构成，故外部环境下的可见光及红外光均无法透过，其减少外部光线对接收部分内部产生影响。

本实施例中，所述第一夹体1中设有发光驱动电路板10，所述发光驱动电路板10用于驱动发光管3进行发光，该发光驱动电路板10的第一面与发光管3相连接；所述第二夹体2中设有光电转换电路板11，所述光电转换电路板11用于将接收管4所接收到的光信号转换为电压模拟信号，所述光电转换电路板11的第一面与接收管4相连接；所述发光驱动电路板10的第一面和所述光电转换电路板11的第一面上均涂设有黑色的油墨层12。

在现今的大多数电子产品的制作都是通过将电子元器件焊接在印刷电路板上，是电子元器件连接的载体,通常情况下用于血氧饱和度测量的发光管3和接收管4也是分别焊接在发光驱动电路板10和光电转换电路板11上的。发光驱动电路板10的第一面和所述光电转换电路板11上均设有一层油墨层12，该油墨层12主要在焊接时起到防止不需焊接的地方焊上焊锡，造成线路短路，同时还起到防止受潮、加强绝缘和增加美观的作用。而由于发光管3和接收管4都是分别焊接在发光驱动电路板10和光电转换电路板11上，所以不同颜色的油墨层在光的照射下会反射出不同颜色的光来，使得在光信号的传播过程中，颜色会有变化，影响发出的红光和红外光的光信号纯度，进而会对检测到的结果造成干扰。而本实用新型中的黑色的油墨层12可吸收其他光线，并尽量少的将光线反射到其他地方，减少在异常透光情况下的光线对计算结果的影响。

本实施例中，所述第一通孔部的内侧面上覆盖有环柱状的黑色的第一遮光泡棉13，该第一遮光泡棉13的一端与该发光驱动电路板10的第一面相接，其另一端与凸透镜5的进光面相接；

第二通孔部的内侧面上覆盖有环柱状的黑色的第二遮光泡棉14，该第二遮光泡棉14的一端与该光电转换电路板11的第一面相接，其另一端与凹透镜6的出光面相接。

本实用新型在发光管3和接收管4的周围均设置黑色的遮光泡棉，将发光管3和接收管4包围其中，以遮挡其它反射或散射光对红光和红外光造成干扰，防止这些光对测试结果的影响。为了节省成本，本实用新型可只在第二通孔部的内侧面上设置第二遮光泡棉14，而为了达到更好的遮挡效果，也可分别在第一、第二通孔部的内侧面上设置第一、第二遮光泡棉13、14。

本实施例中，本实用新型还包括：处理器，以及分别与该处理器相连接的数模转换电路和模数转换电路；

所述数模转换电路16与发光驱动电路板10相连接，用于将处理器所发送的数字驱动信号转换为模拟驱动信号，并将该模拟驱动信号发送至发光驱动电路板10中；

所述模数转换电路17与光电转换电路板11相连接，用于将光电转换电路板11所转换得到的电压模拟信号转换为电压数字信号，并将该电压数字信号发送至处理器中；

所述处理器用于向所述数模转换电路16发送数字驱动信号，或根据所接收到的电压数字信号进行计算得到血氧饱和度值。

在本实用新型中，处理器向数模转换电路16发送用于驱动控制发光管3的数字驱动信号，数模转换电路16将此数字驱动信号转换为模拟驱动信号，保持恒定的电流值，提供给发光驱动电路板10，使发光管3按照驱动信号发出固定强度的红光及红外光并持续固定的时间；红光或红外光透过凸透镜5之后，照射到被测的手指19，手指19内部毛细血管20内的血液会对红光及红外光进行不同程度的吸收；之后光线透射出被测人体组织，到达双带通滤光片时，红光及红外光将穿过滤光片并到达接收管4，在此需要说明，双带通滤光片只允许与发光管3发出的红光及红外光波长范围内的光线透过，其他波长的光线将无法透过，无法到达接收管4；穿过滤光片到达接收管4的光信号经光电转换电路板11转换为电压模拟信号，再经过模数转换电路17转换为电压数字信号，并将该电压数字信号输出给处理器，以计算其血氧饱和度值。

本实施例中，所述发光管3包括：第一发光管芯和第二发光管芯，所述第一发光管芯和第二发光管芯所发出的光信号的光波波长不相同。所述第一发光管芯所发出的是中心波长为660nm的红光，所述第二发光管芯所发出的是中心波长为905nm或940nm的红外光；发光驱动电路板10驱动发光管3发射红光或者红外光的开始时间点以及持续时间，以实现分时发出红光和红外光。即当红光工作的时候，红外光是关闭的，当红外光工作的时候，红光是关闭的，红光和红外光的发光点位置要非常接近，以保证红光和红外光的信号是在同一个身体组织结构里面取得的信号。

并且，根据已知的血氧饱和度的计算公式：

其中：

AC_red是接收管4收到的红光信号的交流分量，

DC_red是接收管4收到的红光信号的直流分量，

AC_ired是接收管4收到的红外光信号的交流分量，

DCired是接收管4收到的红外光信号的直流分量；

由计算公式可以得出，血氧饱和度的计算和红光、红外光的信号大小及信号质量直接相关。

由于血氧饱和度的测量是通过光信号的检测来实现的，而接收管4一般情况下不能区分特定波长的光，因此只要能够到达接收管4的光信号都会被转换成电信号，所以对于光信号的过滤就显得尤为重要，如果光信号中混杂了其它与血氧计算无关的光信号，例如绿色光、蓝色光等，那么ACred、ACired就会不准确，计算出来的血氧值肯定会不准确。本实用新型通过设置滤光片7、黑色的油墨层12、黑色不透明的软垫部，进一步地降低了外部的光线对接收器的干扰，极大地提高了血氧饱和度值的检测精确度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置，其特征在于，包括：相互配合的第一夹体和第二夹体，所述第一、第二夹体之间围成了测量腔，所述第一夹体和所述第二夹体上对应设置有发光管和接收管，所述发光管与接收管均设置于该测量腔中，且所述发光管的发光端与该接收管的接收端相互对准；所述发光管的发光端与接收管的接收端之间设有光路调整器件。

2.根据权利要求1所述的能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置，其特征在于，所述光路调整器件包括：凸透镜和/或凹透镜；所述凹透镜设置于所述接收管的接收端上，所述凸透镜设置于所述发光管的发光端上。

3.根据权利要求2所述的能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置，其特征在于，所述凹透镜的进光面和/或凸透镜的出光面上设置有滤光片。

4.根据权利要求3所述的能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置，其特征在于，所述测量腔的内壁设置有软垫部，所述软垫部由相互配合的第一垫体和第二垫体构成，所述第一垫体设置于第一夹体上，所述第二垫体设置于第二夹体上，且第一垫体中设有用于容置所述发光管的第一通孔部，第二垫体中设有用于容置所述接收管的第二通孔部，所述凸透镜覆盖于第一通孔部和的开口端中，所述凹透镜和滤光片均覆盖于第二通孔部的开口端中。

5.根据权利要求4所述的能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置，其特征在于，所述软垫部由黑色不透明的硅胶材料构成。

6.根据权利要求5所述的能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置，其特征在于，所述第一夹体中设有发光驱动电路板，所述发光驱动电路板用于驱动发光管进行发光，该发光驱动电路板的第一面与发光管相连接；所述第二夹体中设有光电转换电路板，所述光电转换电路板用于将接收管所接收到的光信号转换为电压模拟信号，所述光电转换电路板的第一面与接收管相连接；所述发光驱动电路板的第一面和所述光电转换电路板的第一面上均涂设有黑色的油墨层。

7.根据权利要求6所述的能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置，其特征在于，所述第一通孔部的内侧面上覆盖有环柱状的黑色的第一遮光泡棉，该第一遮光泡棉的一端与该发光驱动电路板的第一面相接，其另一端与凸透镜相接；

第二通孔部的内侧面上覆盖有环柱状的黑色的第二遮光泡棉，该第二遮光泡棉的一端与该光电转换电路板的第一面相接，其另一端与凹透镜相接。

8.根据权利要求7所述的能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置，其特征在于，还包括：处理器，以及分别与该处理器相连接的数模转换电路和模数转换电路；

所述数模转换电路与发光驱动电路板相连接，用于将处理器所发送的数字驱动信号转换为模拟驱动信号，并将该模拟驱动信号发送至发光驱动电路板中；

所述模数转换电路与光电转换电路板相连接，用于将光电转换电路板所转换得到的电压模拟信号转换为电压数字信号，并将该电压数字信号发送至处理器中；

所述处理器用于向所述数模转换电路发送数字驱动信号，或根据所接收到的电压数字信号进行计算得到血氧饱和度值。

9.根据权利要求8所述的能提高测量准确性的脉搏血氧测量装置，其特征在于，所述发光管包括：第一发光管芯和第二发光管芯，所述第一发光管芯和第二发光管芯所发出的光信号的光波波长不相同。