一種血氧飽和度測量方法及測量儀的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種血氧飽和度測量方法和測量儀，屬于測量【技術領域】，用光源分別發射紅光和紅外光，用光電接收器分別獲取紅光信號和紅外光信號的最大值及最小值，獲取紅光信號的最大值及最小值的差值與紅外光信號的最大值及最小值的差值的比值，通過設置光源與光電接收器相隔2個以上不相等的距離，重復上述步驟獲得2個以上的所述比值，確定2個以上比值中絕對值最大的比值用于計算血氧飽和度測量值，其中，采用1個光源和2個以上與光源距離不等的光電接收器或1個光電接收器和2個以上與光電接收器距離不等的光源來實現設置光源與光電接收器相隔2個以上不相等的距離，采用本發明提供的血氧飽和度測量方法和測量儀，可得到更加準確的血氧飽和度測量值，提高了血氧飽和度的測量準確性，并且使用更簡便。
【專利說明】一種血氧飽和度測量方法及測量儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種人體生理信息的測量方法及測量儀器，特別涉及一種血氧飽和度測量方法及測量儀。
【背景技術】
[0002]血氧飽和度是血液中被氧結合的氧合血紅蛋白的容量占全部可結合的血紅蛋白容量的百分比，即血液中血氧的濃度，它是呼吸循環的重要生理參數。測量人體的血氧飽和度在醫學上具有廣泛的應用。
[0003]血氧飽和度測量方法是以朗伯-比爾定律和血液中氧合血紅蛋白及血紅蛋白對光的吸收特性不同為基礎提出的。通過兩種不同波長的光，一般采用600至700nm的紅光及800至1000nm的紅外光，分別照射入人體組織，在人體組織內反射后，再由光電接收器測量反射出來的紅光和紅外光信號。人體組織中的其他成分比如脂肪吸收光信號是恒定的，而動脈血中的氧合血紅蛋白和血紅蛋白對光信號的吸收是隨著脈搏搏動作周期性變化的，經光電接收器測量后得到反映光信號變化的幅值高低變化的電信號。由于氧合血紅蛋白和血紅蛋白對同一種光線的吸收率各不相同，通過測量紅光和紅外光的光吸收比率便可以計算出氧和血紅蛋白及血紅蛋白的百分比。現有的血氧飽和度測量方法如圖1所示。設計中一般選用940nm紅外光和660nm紅光，在該波長處，氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白的吸收差別較大。
[0004]現有的血氧飽和度測量方法如圖1所示，光源發射紅光，光電接收器獲取紅光信號的最大值及最小值，光源發射紅外光，光電接收器獲取紅外光信號的最大值及最小值，獲取紅光信號的最大值及最小值的差值與紅外光信號的最大值及最小值的差值的比值，根據該比值進而計算得到血氧飽和度測量值。
[0005]現有的血氧飽和度測量儀都只有一個光源及一個光電接收器，光源可分時發出紅光和紅外光，光電接收器可分時測量紅光和紅外光信號。一種血氧飽和度測量儀的光源和光電接收器設置在一個夾子的兩個夾端，這種光源和光電接收器的設置僅適用于手指尖、耳垂等可被夾住的組織部位，應用范圍受到嚴重限制。如圖2所示，有光源TO的夾端位于手指的指甲側，有光電接收器RO的夾端位于手指的指肚側，光源發出的紅光和紅外光從指甲側穿透手指到達手指的指肚側，被位于指肚側的光電接收器接收。另一種改進的血氧飽和度測量儀，其光源TO和光電接收器RO設置為位于被測組織的同一側，如圖3所示。該改進的血氧飽和度測量儀可用于手臂、前額、胸部等體表部位。光源發出的紅光和紅外光照射入人體組織，由于人體組織是強散射介質，光在組織中的運動是隨機性的，光子運動的經驗模型證實，光子在組織中經過了一段 類似拋物線的路徑，光電接收器從被測組織體表的另一處測量紅光和紅外光信號。該改進的血氧飽和度測量儀的光源和光電接收器相對固定設計，彼此相隔的距離固定不可調。但由于光在人體組織的傳輸路徑受測量部位的組織結構差異及測量個體的脂肪層厚度差異等影響，因此光源和光電接收器的最佳距離也受影響。對于光源和光電接收器相對固定設計，彼此相隔的距離固定不可調的設計，后級電路根據光電接收器測量的數據計算出的血氧飽和度數據準確度不高，特別是個體差異特別大的測量對象，可能測到錯誤的數據。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種血氧飽和度測量方法及測量儀，旨在提高測量準確性。
[0007]本發明提供了一種血氧飽和度測量方法，其中使用的測量儀包括可發出紅光和紅外光的光源，及用于測量紅光和紅外光光信號的光電接收器，所述光源和光電接收器緊貼人體被測組織的表皮，所述方法包括如下步驟:
[0008]光源發射紅光，光電接收器獲取紅光信號的最大值及最小值，光源發射紅外光，光電接收器獲取紅外光信號的最大值及最小值，獲取紅光信號的最大值及最小值的差值與紅外光信號的最大值及最小值的差值的比值，
[0009]通過設置光源與光電接收器相隔2個以上不相等的距離，重復上述步驟，獲得2個以上的所述比值，確定2個以上比值中絕對值最大的比值為最佳比值，根據最佳比值進而計算得到血氧飽和度測量值。
[0010]優選地，光源與光電接收器的距離設置在Icm至2cm以內。
[0011]本發明提供了一種血氧飽和度測量儀，包括光源、光電接收器，微處理器、及顯示模塊，所述光源可發出紅光和紅外光，所述光電接收器用于測量紅光和紅外光光信號，其特征在于，所述光電接收器數量在兩個以上，并設置為與光源的距離不相等。
[0012]優選地，所述光電接收器的數量為3至5個。
[0013]優選地，所有光電·接收器并排成一列并與光源位于同一排，或所有光電接收器設置在光源周圍呈螺旋線排列。
[0014]本發明還提供了另一種一種血氧飽和度測量儀，包括光源、光電接收器，微處理器、及顯示模塊，所述光源可發出紅光和紅外光，所述光電接收器用于測量紅光和紅外光光信號，其特征在于，所述光源數量在兩個以上，并設置為與光電接收器的距離不相等。
[0015]優選地，所述光源的數量為3個至5個。
[0016]優選地，所有光源并排成一列并與光電接收器位于同一排，或所有光源設置在光電接收器周圍呈螺旋線排列。
[0017]本發明提供的血氧飽和度測量方法，通過設置光源與光電接收器相隔2個以上不相等的距離，獲得2個以上的紅光信號的最大值及最小值的差值與紅外光信號的最大值及最小值的差值的比值，確定2個以上比值中絕對值最大的比值為最佳比值，根據最佳比值進而計算得到血氧飽和度測量值，測量得出的數據更加可靠準確。
[0018]本發明提供的血氧飽和度測量儀，采用I個光源及2個以上與光源的距離不等的光電接收器或者I個光電接收器及2個以上與光電接收器的距離不等的光源來實現設置光源與光電接收器相隔2個以上不相等的距離，測量得到2個以上光源與光電接收器距離不等的紅光信號的最大值及最小值的差值與紅外光信號的最大值及最小值的差值的比值，從中確定絕對值最大的比值為最佳比值，根據最佳比值進而計算得到血氧飽和度測量值，測量得出的數據更加可靠準確，并且由于采用一發多收或多發一收的設計，在使用過程中，不需調整光源與光電接收器的距離，使用簡便。【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1、現有的血氧飽和度測量方法流程圖。
[0020]圖2、一種現有的血氧飽和度測量儀的光源與探頭的設計。
[0021]圖3、另一種現有的血氧飽和度測量儀的光源與探頭的設計。
[0022]圖4、本發明的血氧飽和度測量方法流程圖。
[0023]圖5、本發明的血氧飽和度測量儀的一種結構示意圖。
[0024]圖6、本發明的血氧飽和度測量儀的光源和探頭的一種設計示意圖。 [0025]圖7、本發明的血氧飽和度測量儀的光源和探頭的另一種設計示意圖。
[0026]圖8、本發明的血氧飽和度測量儀的另一種結構示意圖。
[0027]圖9、本發明的血氧飽和度測量儀的光源和探頭的一種設計示意圖。
[0028]圖10、本發明的血氧飽和度測量儀的光源和探頭的另一種設計示意圖。
【具體實施方式】
[0029]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0030]本發明提供了一種血氧飽和度測量方法，其中使用的測量儀包括可發出紅光和紅外光的光源，及用于測量紅光和紅外光光信號的光電接收器，使用時，光源和光電接收器緊貼人體被測組織的表皮，具體的步驟如圖4所示。
[0031]首先光源發射紅光，光電接收器獲取紅光信號的最大值及最小值，接著光源發射紅外光，光電接收器獲取紅外光信號的最大值及最小值，接著獲取紅光信號的最大值及最小值的差值與紅外光信號的最大值及最小值的差值的比值。
[0032]通過設置光源與光電接收器相隔2個以上不相等的距離，重復上一段所述的步驟，獲得2個以上的紅光信號的最大值及最小值的差值與紅外光信號的最大值及最小值的差值的比值，確定這2個以上比值中絕對值最大的比值為最佳比值，根據最佳比值進而計算得到血氧飽和度測量值。
[0033]光源與光電接收器的距離最好設置在Icm至2cm以內，其中一個距離設置為1.5cm最佳。
[0034]本發明還提供了一種血氧飽和度測量儀，如圖5所示，包括微處理器、顯示模塊、光源、2個以上與光源的距離不相等的光電接收器以及一些外圍電路，外圍電路比如電源等在圖中未示出，圖5中示意畫出3個光電接收器，分別為光電接收器R1、光電接收器R2、光電接收器R3，光源T與3個光電接收器的設置可如圖6所示，光電接收器R1、光電接收器R2、光電接收器R3并排成一列并與光源T在同一直線上。
[0035]光源T在微處理器的控制下可發出波長為660nm附近的紅光以及波長為940nm附近的紅外光，兩束光在微處理器的控制下輪流依次發射。如圖6所示，光源T發出的兩束光將照射入人體被測組織，由于人體是強散射組織，光在照射入人體被測組織后沿著不同方向的路徑傳播，圖中W1、W2、W3分別示意出光傳播的三條不同路徑，除此3條光傳播路徑外，還有無數的其他路徑，在圖6中未示出。光在人體測量組織內傳播后從被測組織的體表的另一處出射出來。光電接收器用于測量出射出來的兩束光信號。三個光電接收器Rl、R2、R3并列排列并與光源的距離分別為D1、D2、D3，分別測量W1、W2、W3三條光路傳播后從體表出射出來的光信號，光電接收器的測量切換時間在微處理器的控制下保持與光源發射光的切換時間一致。R1、R2、R3測量的數據被傳送到微處理器，由微處理器進行信號處理得出三個光電接收器獲取的信號中，紅光信號的最大值及最小值的差值與紅外光信號的最大值及最小值的差值的比值的絕對值最大的信號供后級電路計算出血氧飽和度，顯示模塊用于顯示顯示血氧飽和度測量儀的操作界面及測量數據。
[0036]由于光在人體組織傳播的光強衰減程度因個體而異，可設置光源T發出的光的光強為可調整的方式，以此來提高適用人群，比如較肥胖的脂肪較厚的這類人群。
[0037]圖6所示是光電接收器則三個接收器與光源的距離差為一個光電接收器本身的長度尺寸，這是光電接收器放置位置的一種設計。為了縮小每個光電接收器與光源的距離差，則光電接收器的位置設計還可如圖7所示的呈一段螺旋線地放置，在圖7中，紙面向內為人體被測組織，紙面向外為體表之外。
[0038]本發明還提供了一種血氧飽和度測量儀，如圖8所示，包括微處理器、顯示模塊、光電接收器、2個以上與光電接收器的距離不相等的光源以及一些外圍電路，外圍電路比如電源等在圖中未示出，圖8中示意畫出3個光 源，分別為光源Tl、光源T2、光源T3，光電接收器R與3個光源的設置可如圖9所示，光源Tl、光源T2、光源T3并排成一列并與光電接收器R在同一直線上。為了縮小每個光源與光電接收器的距離差，則光源的位置設計還可如圖10所示的呈一段螺旋線地放置，在圖10中，紙面向內為人體被測組織，紙面向外為體表之外。
[0039]根據對紅光和紅外光在人體的傳播路徑的研究，優選地，光源與光電接收器的距離設置在Icm至2cm以內。
[0040]以上所揭示的僅為本發明的較佳實施方式而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，因此依本發明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬于本發明所涵蓋的范圍。
【權利要求】
1.一種血氧飽和度測量方法，其中使用的測量儀包括可發出紅光和紅外光的光源，及用于測量紅光和紅外光光信號的光電接收器，所述光源和光電接收器緊貼人體被測組織的表皮，所述方法包括如下步驟: 光源發射紅光，光電接收器獲取紅光信號的最大值及最小值，光源發射紅外光，光電接收器獲取紅外光信號的最大值及最小值，獲取紅光信號的最大值及最小值的差值與紅外光信號的最大值及最小值的差值的比值， 其特征在于，通過設置光源與光電接收器相隔2個以上不相等的距離，重復上述步驟，獲得2個以上的所述比值，確定2個以上比值中絕對值最大的比值為最佳比值，根據最佳比值進而計算得到血氧飽和度測量值。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，光源與光電接收器的距離設置在Icm至2cm以內。
3.—種血氧飽和度測量儀，包括光源、光電接收器，微處理器、及顯示模塊，所述光源可發出紅光和紅外光，所述光電接收器用于測量紅光和紅外光光信號，其特征在于，所述光電接收器數量在兩個以上，并設置為與光源的距離不相等。
4.如權利要求3所述的血氧飽和度測量儀，其特征在于，所述光電接收器的數量為3個至5個。
5.如權利要求3或4所述的血氧飽和度測量儀，其特征在于，所有光電接收器并排成一列并與光源位于同一排或所有光電接收器設置在光源周圍呈螺旋線排列。
6.一種血氧飽和度測量儀，包括光源、光電接收器，微處理器、及顯示模塊，所述光源可發出紅光和紅外光，所述光電接收器用于測量紅光和紅外光光信號，其特征在于，所述光源數量在兩個以上，并設置為與光電接收器的距離不相等。
7.如權利要求所述的血氧飽和度測量儀，其特征在于，所述光源的數量為3個至5個。
8.如權利要求6或7所述的血氧飽和度測量儀，其特征在于，所有光源并排成一列并與光電接收器位于同一排或所有光源設置在光電接收器周圍呈螺旋線排列。
【文檔編號】A61B5/1455GK103784150SQ201210424616
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月30日 優先權日:2012年10月30日
【發明者】吳超, 孫薇 申請人:東莞永勝醫療制品有限公司