一種測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，包括：光源控制電路接收控制器發(fā)送的開關(guān)控制信號(hào)后控制紅光光源和紅外光光源輪流照射；第一低通濾波器將血氧探頭在LED燈照射下產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行噪聲干擾的濾除，將輸出的信號(hào)發(fā)送給帶阻濾波器；帶阻濾波器濾除信號(hào)中環(huán)境光所產(chǎn)生的噪聲；反饋模塊將帶阻濾波器輸出的信號(hào)發(fā)送給AD轉(zhuǎn)換器；AD轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入其的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)發(fā)送給控制器；控制器將兩燈分別照射時(shí)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的直流信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制兩燈的光強(qiáng)使兩燈分別照射時(shí)產(chǎn)生的直流信號(hào)相等，當(dāng)兩燈分別照射時(shí)產(chǎn)生的直流信號(hào)相等時(shí)才進(jìn)行采樣計(jì)算血氧含量。這樣避免了直流信號(hào)對(duì)于測(cè)量結(jié)果的干擾，可以保證最終的測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。
【專利說明】一種測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活水平的不斷提高，人們?cè)絹碓疥P(guān)注自己以及家人的身體健康，而血液含氧量是表征人體健康狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo)，能夠隨時(shí)獲知自身的血氧含量值對(duì)于人們的日常保健具有重要的意義。
[0003]因此，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了血氧測(cè)量?jī)x，工作原理是通過檢測(cè)血液對(duì)紅光和紅外光的吸光度變化率之比來推算出末梢組織的動(dòng)脈血氧飽和度。
[0004]氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白在可見光和接近紅外線的頻譜范圍內(nèi)具有不同的吸收特性，還原血紅蛋白吸收較多的紅色頻率光線，吸收較少的紅外頻率光線；而氧合血紅蛋白吸收較少的紅色頻率光線，吸收較多的紅外頻率光線。這個(gè)區(qū)別是血氧飽和度(SpO2)測(cè)量系統(tǒng)的最基本依據(jù)。所以要采用光學(xué)測(cè)量血壓飽和度。[0005]但是在測(cè)量時(shí)，不論是主觀因素還是客觀因素，都會(huì)引入噪聲，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。尤其是環(huán)境光，在什么時(shí)候都是一個(gè)不可忽略的因素，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較強(qiáng)的50Hz左右的信號(hào)干擾量。為了消除環(huán)境光的影響，目前的技術(shù)，硬件主要就是利用低通濾波器，濾除6Hz以上的信號(hào)，即將環(huán)境光濾除盡量提取和脈搏頻率(1Ηz-2Ηζ)相近的信號(hào)進(jìn)行處理。
[0006]另外，只采集LED燈亮?xí)r產(chǎn)生的信號(hào)，然后分離直流信號(hào)和交流信號(hào)，進(jìn)行運(yùn)算。事實(shí)上交流信號(hào)提取容易，而直流信號(hào)，由于電路中很多點(diǎn)接入了參考電壓，給進(jìn)入ADC信號(hào)中的直流分量引進(jìn)了很多干擾，這些直流分量如果參與運(yùn)算會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。
[0007]因此，需要提供一種測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，能夠更準(zhǔn)確地測(cè)量人體血氧的含量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量人體的
血氧含量。
[0009]本發(fā)明實(shí)施例提供一種測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，包括:紅光光源、紅外光光源、光源控制電路、信號(hào)接收電路、AD轉(zhuǎn)換器和控制器；
[0010]所述光源控制電路用于接收控制器發(fā)送的開關(guān)控制信號(hào)后控制所述紅光光源和紅外光光源輪流照射；
[0011]所述信號(hào)接收電路包括:第一低通濾波器、帶阻濾波器和反饋模塊；
[0012]所述第一低通濾波器，用于將血氧探頭在所述光源照射下產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行噪聲干擾的濾除，將輸出的信號(hào)發(fā)送給所述帶阻濾波器；
[0013]所述帶阻濾波器，用于濾除信號(hào)中環(huán)境光所產(chǎn)生的噪聲；
[0014]所述反饋模塊，用于將所述帶阻濾波器輸出的信號(hào)發(fā)送給所述AD轉(zhuǎn)換器；
[0015]所述AD轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)輸入其的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)發(fā)送給所述控制器；[0016]所述控制器，用于將兩光源分別照射時(shí)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的直流信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制兩光源的光強(qiáng)使兩光源分別照射時(shí)產(chǎn)生的直流信號(hào)相等，當(dāng)兩光源分別照射時(shí)產(chǎn)生的直流信號(hào)相等時(shí)才進(jìn)行采樣計(jì)算血氧含量。
[0017]優(yōu)選地，當(dāng)所述紅光光源照射時(shí)對(duì)應(yīng)的信號(hào)是al ;當(dāng)所述紅外光光源照射時(shí)對(duì)應(yīng)的號(hào)是a3 ；
[0018]所述控制器，用于將兩光源分別照射時(shí)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的直流信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制兩光源的光強(qiáng)使兩光源分別照射時(shí)產(chǎn)生的直流信號(hào)相等，具體為:
[0019]判斷al是否大于預(yù)定基準(zhǔn)值b，如果是則控制紅光光源的光強(qiáng)降低，如果否則控制紅光光源的光強(qiáng)增強(qiáng)；
[0020]判斷a3與是否大于預(yù)定基準(zhǔn)值b，如果是則控制紅外光光源的光強(qiáng)降低，如果否則控制紅外光光源的光強(qiáng)增強(qiáng)。
[0021]優(yōu)選地，所述信號(hào)接收電路還包括:高通濾波器和信號(hào)放大模塊；
[0022]所述高通濾波器用于對(duì)帶阻濾波器輸出的信號(hào)中的直流成分進(jìn)行濾除；[0023]所述信號(hào)放大模塊，用于對(duì)所述高通濾波器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大，將放大后的信號(hào)發(fā)送給所述AD轉(zhuǎn)換器。
[0024]優(yōu)選地，當(dāng)所述紅光光源和紅外光光源均滅時(shí)對(duì)應(yīng)的信號(hào)為a2 ；
[0025]所述控制器進(jìn)行采樣具體為:將aa=al_a2作為采樣的紅光光源照射時(shí)對(duì)應(yīng)的信號(hào)；將a#=a3_a2作為米樣的紅外光光源照射時(shí)對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
[0026]優(yōu)選地，所述帶阻濾波器為雙T陷波器。
[0027]優(yōu)選地，所述信號(hào)接收電路還包括第二低通濾波器；
[0028]所述第二低通濾波器連接在所述信號(hào)放大模塊和所述AD轉(zhuǎn)換器之間，用于進(jìn)行噪聲干擾的濾除。
[0029]優(yōu)選地，所述第二低通濾波器用于濾除0.8Hz以下的信號(hào)。
[0030]優(yōu)選地，還包括DA轉(zhuǎn)換器；
[0031]所述DA轉(zhuǎn)換器連接在所述控制器與所述光源控制電路之間；
[0032]所述DA轉(zhuǎn)換器，用于將所述控制器發(fā)送的所述光強(qiáng)控制信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后發(fā)送給所述光源控制電路；
[0033]所述光源控制電路為橋式控制電路，包括:第一 PNP管、第二 PNP管、第一 NPN管和
第二 NPN管；
[0034]所述第一 PNP管和第二 PNP管的發(fā)射極均連接電源電壓；
[0035]所述第一 PNP管的基極通過第一電阻連接所述控制器的一個(gè)輸出管腳；
[0036]所述第二 PNP管的基極通過第二電阻連接所述控制器的另一個(gè)輸出管腳；
[0037]所述第一 PNP管的集電極連接所述第一 NPN管的集電極；
[0038]所述第二 PNP管的集電極連接所述第二 NPN管的集電極；
[0039]所述第一 NPN管的發(fā)射極通過第四電阻接地，所述第二 NPN管的發(fā)射極通過第五電阻接地；
[0040]所述第一 NPN管的基極通過第三電阻接地，所述第二 NPN管的基極通過第六電阻接地；
[0041]所述第一 NPN管的基極連接所述DA轉(zhuǎn)換器的一個(gè)輸出端；[0042]所述第二 NPN管的基極連接所述DA轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)輸出端；
[0043]所述第一 PNP管用于控制所述紅外光光源的開關(guān)；所述第一 NPN管用于控制所述紅外光光源的光強(qiáng)；
[0044]所述第二 PNP管用于控制所述紅光光源的開關(guān)；所述第二 NPN管用于控制所述紅外光光源的光強(qiáng)。
[0045]優(yōu)選地，所述第一低通濾波器為一階RC濾波器。
[0046]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0047]本實(shí)施例提供的測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，通過第一低通濾波器濾除噪聲干擾，通過帶阻濾波器濾除環(huán)境光的干擾；并且在帶阻濾波器的輸出增加了反饋模塊，對(duì)帶阻濾波器輸出的信號(hào)進(jìn)行反饋采樣，并且將采樣的信號(hào)與預(yù)定基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，由比較結(jié)果進(jìn)行兩光源的光強(qiáng)控制，從而使兩光源分別照射時(shí)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的直流信號(hào)相等，進(jìn)而約掉直流信號(hào)，僅剩下交流信號(hào)參與計(jì)算。這樣避免了直流信號(hào)對(duì)于測(cè)量結(jié)果的干擾，可以保證最終的測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0049]圖1是本發(fā)明提供的測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)實(shí)施例一示意圖；
[0050]圖2是本發(fā)明提供的測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)實(shí)施例二示意圖；
[0051]圖3是本發(fā)明提供的信號(hào)接收電路原理圖；
[0052]圖4是本發(fā)明提供的橋式控制電路示意圖；
[0053]圖5是本發(fā)明提供的紅光光源和紅外光光源對(duì)應(yīng)的控制脈沖時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0055]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0056]實(shí)施例一:
[0057]參見圖1，該圖為本發(fā)明提供的測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)實(shí)施例一示意圖。
[0058]本發(fā)明提供的測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，包括:紅光光源D1、紅外光光源D2、光源控制電路10、信號(hào)接收電路30、AD轉(zhuǎn)換器40和控制器50 ；
[0059]所述光源控制電路10用于接收控制器50發(fā)送的開關(guān)控制信號(hào)后控制所述紅光光源Dl和紅外光光源D2輪流照射；
[0060]例如，在一個(gè)周期中，控制所述紅光光源Dl亮1/4周期，控制亮燈滅1/4周期，控制所述紅外光光源D2亮1/4周期，控制兩燈滅1/4周期；這樣可以Is循環(huán)500次，即1/4周期為500微秒。
[0061]所述信號(hào)接收電路30包括:第一低通濾波器、帶阻濾波器和反饋模塊；
[0062]所述第一低通濾波器，用于將血氧探頭在所述光源照射下產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行噪聲干擾的濾除，將輸出的信號(hào)發(fā)送給所述帶阻濾波器；
[0063]第一低通濾波器的作用是為了濾除高頻信號(hào)，因?yàn)楦哳l信號(hào)對(duì)于血氧測(cè)量是干擾信號(hào)。
[0064]所述帶阻濾波器，用于濾除信號(hào)中環(huán)境光噪聲；
[0065]需要說明的是，環(huán)境光噪聲的頻率一般為50Hz~60Hz。
[0066]由于環(huán)境光一直存在，環(huán)境光會(huì)產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定頻率的干擾信號(hào)，一般為50-60Hz的低頻信號(hào)。因此，為了獲得理想的信號(hào)，通過該帶阻濾波器最大限度地將環(huán)境光產(chǎn)生的干擾信號(hào)進(jìn)行濾除。[0067]所述反饋模塊，用于將所述帶阻濾波器輸出的信號(hào)發(fā)送給所述AD轉(zhuǎn)換器；
[0068]為了更好地去除直流信號(hào)對(duì)最終采樣結(jié)果的影響，本實(shí)施例中設(shè)置了反饋模塊，通過反饋模塊的閉環(huán)反饋，來控制紅光光源和紅外光光源照射時(shí)產(chǎn)生的直流分量相等，這樣可以將這兩個(gè)相等的直流分量約掉，從而使最終參與計(jì)算的信號(hào)僅有交流分量。
[0069]反饋模塊的作用是采集直流信號(hào)，從而反饋給控制器，控制器控制調(diào)節(jié)后，使兩個(gè)直流信號(hào)相等，進(jìn)而進(jìn)行直流信號(hào)的徹底消除。
[0070]本實(shí)施例中之所以在帶阻濾波器之后設(shè)置反饋模塊是因?yàn)閹ё铻V波器輸出的信號(hào)絕大部分為直流信號(hào)，此處的信號(hào)還沒有被放大，交流信號(hào)成分很小。
[0071]所述AD轉(zhuǎn)換器40，用于對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)發(fā)送給所述控制器50 ；
[0072]所述控制器50，用于將兩光源分別照射時(shí)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的直流信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制兩光源的光強(qiáng)使兩光源分別照射時(shí)產(chǎn)生的直流信號(hào)相等，當(dāng)兩光源分別照射時(shí)產(chǎn)生的直流信號(hào)相等時(shí)才進(jìn)行采樣計(jì)算血氧含量。
[0073]所述反饋模塊和控制器聯(lián)合作用來消除直流信號(hào)，因?yàn)榉答伳K反饋的信號(hào)給控制器，控制器根據(jù)反饋結(jié)果進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，反饋模塊繼續(xù)反饋調(diào)節(jié)后的信號(hào)，這樣反復(fù)調(diào)節(jié)控制，最終使紅光光源和紅外光光源照射時(shí)產(chǎn)生的直流分量相等，滿足這樣的條件時(shí)，才開始采樣計(jì)算，因?yàn)榇藭r(shí)的采樣數(shù)值中沒有了直流分量的影響，計(jì)算出來的血氧含量更準(zhǔn)確。
[0074]為了更好地理解本實(shí)施例的方案，下面介紹與血氧飽和度的直接相關(guān)的因子R的計(jì)算方法。
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，其特征在于，包括:紅光光源、紅外光光源、光源控制電路、信號(hào)接收電路、AD轉(zhuǎn)換器和控制器； 所述光源控制電路用于接收控制器發(fā)送的開關(guān)控制信號(hào)后控制所述紅光光源和紅外光光源輪流照射； 所述信號(hào)接收電路包括:第一低通濾波器、帶阻濾波器和反饋模塊； 所述第一低通濾波器，用于將血氧探頭在所述光源照射下產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行噪聲干擾的濾除，將輸出的信號(hào)發(fā)送給所述帶阻濾波器； 所述帶阻濾波器，用于濾除信號(hào)中環(huán)境光所產(chǎn)生的噪聲； 所述反饋模塊，用于將所述帶阻濾波器輸出的信號(hào)發(fā)送給所述AD轉(zhuǎn)換器； 所述AD轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)輸入其的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)發(fā)送給所述控制器； 所述控制器，用于將兩光源分別照射時(shí)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的直流信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制兩光源的光強(qiáng)使兩光源分別照射時(shí)產(chǎn)生的直流信號(hào)相等，當(dāng)兩光源分別照射時(shí)產(chǎn)生的直流信號(hào)相等時(shí)才進(jìn)行采樣計(jì)算血氧含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述紅光光源照射時(shí)對(duì)應(yīng)的信號(hào)是al ;當(dāng)所述紅外光光源照射時(shí)對(duì)應(yīng)的信號(hào)是a3 ； 所述控制器，用于將兩光源分別照射時(shí)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的直流信號(hào)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制兩光源的光強(qiáng)使兩光源分別照射時(shí)產(chǎn)生的直流信號(hào)相等，具體為: 判斷al是否大于預(yù)定基準(zhǔn)值b，如果是則控制紅光光源的光強(qiáng)降低，如果否則控制紅光光源的光強(qiáng)增強(qiáng)； 判斷a3與是否大于預(yù)定基準(zhǔn)值b，如果是則控制紅外光光源的光強(qiáng)降低，如果否則控制紅外光光源的光強(qiáng)增強(qiáng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)接收電路還包括:高通濾波器和信號(hào)放大模塊； 所述高通濾波器用于對(duì)帶阻濾波器輸出的信號(hào)中的直流成分進(jìn)行濾除； 所述信號(hào)放大模塊，用于對(duì)所述高通濾波器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大，將放大后的信號(hào)發(fā)送給所述AD轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述紅光光源和紅外光光源均滅時(shí)對(duì)應(yīng)的信號(hào)為a2 ； 所述控制器進(jìn)行采樣具體為:將ag=al-a2作為采樣的紅光光源照射時(shí)對(duì)應(yīng)的信號(hào)；將a =a3-a2作為米樣的紅外光光源照射時(shí)對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，其特征在于，所述帶阻濾波器為雙T陷波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)接收電路還包括第二低通濾波器； 所述第二低通濾波器連接在所述信號(hào)放大模塊和所述AD轉(zhuǎn)換器之間，用于進(jìn)行噪聲干擾的濾除。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二低通濾波器用于濾除0.8Hz以下的信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，其特征在于，還包括DA轉(zhuǎn)換器； 所述DA轉(zhuǎn)換器連接在所述控制器與所述光源控制電路之間； 所述DA轉(zhuǎn)換器，用于將所述控制器發(fā)送的所述光強(qiáng)控制信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后發(fā)送給所述光源控制電路； 所述光源控制電路為橋式控制電路，包括:第一 PNP管、第二 PNP管、第一 NPN管和第二NPN 管； 所述第一 PNP管和第二 PNP管的發(fā)射極均連接電源電壓； 所述第一 PNP管的基極通過第一電阻連接所述控制器的一個(gè)輸出管腳； 所述第二 PNP管的基極通過第二電阻連接所述控制器的另一個(gè)輸出管腳； 所述第一 PNP管的集電極連接所述第一 NPN管的集電極； 所述第二 PNP管的集電極連接所述第二 NPN管的集電極； 所述第一 NPN管的發(fā)射極通過第四電阻接地，所述第二 NPN管的發(fā)射極通過第五電阻接地； 所述第一 NPN管 的基極通過第三電阻接地，所述第二 NPN管的基極通過第六電阻接地； 所述第一 NPN管的基極連接所述DA轉(zhuǎn)換器的一個(gè)輸出端； 所述第二 NPN管的基極連接所述DA轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)輸出端； 所述第一 PNP管用于控制所述紅外光光源的開關(guān)；所述第一 NPN管用于控制所述紅外光光源的光強(qiáng)； 所述第二 PNP管用于控制所述紅光光源的開關(guān)；所述第二 NPN管用于控制所述紅外光光源的光強(qiáng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所示的測(cè)量血氧含量的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一低通濾波器為一階RC濾波器。
【文檔編號(hào)】A61B5/1455GK103892845SQ201410138477
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】陳嵐, 范永恒, 呂超, 王健 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所