血氧測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種血氧測(cè)量系統(tǒng)，包括：LED驅(qū)動(dòng)模塊、LED模塊、光電接收模塊、電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊、可控積分放大模塊、處理器模塊、反饋控制模塊、顯示模塊和電源模塊；LED驅(qū)動(dòng)模塊、LED模塊、光電接收模塊、電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊、可控積分放大模塊、處理器模塊、顯示模塊依次相連，并且均和電源模塊相連；處理器模塊通過反饋控制模塊控制可控積分放大模塊和LED驅(qū)動(dòng)模塊。本實(shí)用新型的系統(tǒng)在提高測(cè)量精度的同時(shí)有電路簡(jiǎn)單，能夠節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)不同光信號(hào)的隔離，減去一定的直流分量可實(shí)現(xiàn)交流分量的充分均衡放大，通過反饋控制充分利用模數(shù)轉(zhuǎn)換精度。
【專利說明】
血氧測(cè)量系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種血氧測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]血氧飽和度是血液中，被氧結(jié)合的氧合血紅蛋白(Hb02)的容量占全部可結(jié)合的血紅蛋白(Hb)容量的百分比，S卩血液中血氧的濃度，是呼吸循環(huán)系統(tǒng)的重要生理參數(shù)。許多呼吸系統(tǒng)的疾病會(huì)引起人體血液中血氧飽和度的減少，另外由麻醉引起的機(jī)體的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能失常、大手術(shù)創(chuàng)傷、以及有些醫(yī)療檢查引起的損傷等，都可能導(dǎo)致病人的氧供給發(fā)生問題而降低了人體的血氧飽和度;致使病人出現(xiàn)頭暈、無力、嘔吐等癥狀，重者則會(huì)危及生命。因此及時(shí)了解病人的血氧飽和度情況有助于醫(yī)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，在臨床醫(yī)療領(lǐng)域中有著十分重要的意義。為此，出現(xiàn)了血氧測(cè)量?jī)x，其利用人體末梢部位對(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。
[0003]目前的血氧測(cè)量?jī)x通過光電傳感器將經(jīng)過人體組織吸收后的交替的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)處理計(jì)算出血氧值，由于人體組織對(duì)紅光和紅外光的吸光度不同，因此紅光和紅外光照射人體組織后被光電傳感器接收到的信號(hào)的變化幅度相差較大，會(huì)影響模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度，從而影響血氧計(jì)算精度，目前有些采用數(shù)字電位器的方法電路比較復(fù)雜、增加成本同時(shí)會(huì)引入系統(tǒng)誤差。由于紅光和紅外光的交替發(fā)光對(duì)彼此有一定的影響也會(huì)影響血氧計(jì)算精度且紅光和紅外光的交流信號(hào)相對(duì)直流信號(hào)小得多，直接放大會(huì)使交流信號(hào)得不到充分放大而影響測(cè)量精度。
[0004]因此需要提供一種血氧測(cè)量系統(tǒng)可以用簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)不同光信號(hào)的隔離和不同交流部分的均衡放大，提高測(cè)量精度的同時(shí)簡(jiǎn)化電路、節(jié)約成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種血氧測(cè)量系統(tǒng)，帶有可控積分放大模塊和反饋模塊，可實(shí)現(xiàn)不同光信號(hào)的隔離和不同交流部分的均衡放大，在提高測(cè)量精度的同時(shí)簡(jiǎn)化電路、節(jié)約成本。
[0006]本發(fā)明提供的一種血氧測(cè)量系統(tǒng)包括:LED驅(qū)動(dòng)模塊、LED模塊、光電接收模塊、電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊、可控積分放大模塊、處理器模塊、反饋控制模塊、顯示模塊和電源模塊；LED驅(qū)動(dòng)模塊、LED模塊、光電接收模塊、電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊、可控積分放大模塊、處理器模塊、顯示模塊依次相連，并且均和電源模塊相連;處理器模塊通過反饋控制模塊控制可控積分放大模塊和LED驅(qū)動(dòng)模塊。
[0007]還包括基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊與電源模塊相連，同時(shí)與電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊、可控積分放大模塊相連。
[0008]進(jìn)一步地，反饋控制模塊包括第一反饋控制模塊和第二反饋控制模塊，均與處理器模塊相連，并分別與可控積分放大模塊或LED驅(qū)動(dòng)模塊相連;LED驅(qū)動(dòng)模塊接收反饋控制模塊發(fā)送的可變時(shí)序信號(hào)，驅(qū)動(dòng)LED模塊，反饋控制模塊控制可控放大積分模塊中的數(shù)字開關(guān)，選擇不同的信號(hào)通路。
[0009]進(jìn)一步地，處理器模塊為帶有AD轉(zhuǎn)換功能的處理器模塊;LED模塊包含紅光發(fā)光模塊和紅外光發(fā)光模塊，產(chǎn)生紅光、紅外光、暗光照射光電接收模塊?？煽胤e分放大模塊包括至少兩個(gè)信號(hào)通路。
[0010]進(jìn)一步的，電源模塊將電池電源轉(zhuǎn)換為所需的模擬和數(shù)字電壓為LED驅(qū)動(dòng)模塊、LED模塊、光電接收模塊、電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊、可控積分放大模塊、處理器模塊、顯示模塊供電。
[0011]本發(fā)明的血氧測(cè)量系統(tǒng):
[0012]步驟I，LED驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)LED模塊照射光電接收模塊；
[0013]步驟2，光電接收模塊接收LED模塊發(fā)出的光信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)；
[0014]步驟3，電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊將光電接收模塊產(chǎn)生的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并濾除高頻干擾和直流干擾，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)反饋控制模塊時(shí)序的電壓信號(hào)；
[0015]步驟4，可控積分放大電路接收電壓信號(hào)，進(jìn)行積分放大處理和濾波處理，產(chǎn)生放大后的電壓信號(hào)；
[0016]步驟5，處理器模塊接收放大后的電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào);根據(jù)LED模塊的照射時(shí)序通過反饋控制模塊控制可控放大積分模塊中的數(shù)字開關(guān)，選擇不同的信號(hào)通路。處理器模塊將數(shù)字信號(hào)與預(yù)設(shè)范圍對(duì)比，若在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)則處理計(jì)算血氧和心率值;若不在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)則通過反饋控制模塊控制可控積分放大模塊和LED驅(qū)動(dòng)模塊，調(diào)節(jié)可控積分放大模塊的積分時(shí)間和LED模塊的光照射強(qiáng)度，至數(shù)字信號(hào)在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)并處理計(jì)算血氧和心率值。
[0017]處理器模塊發(fā)送可變時(shí)序開關(guān)信號(hào)控制LED驅(qū)動(dòng)模塊中的PMOS管，從而控制LED模塊的照射時(shí)序。處理器模塊控制LED模塊發(fā)光順序?yàn)榧t光開、紅外光關(guān)-> 紅光關(guān)、紅外光關(guān)->紅光關(guān)、紅外光開_>紅光關(guān)、紅外光關(guān)，如此循環(huán)。
[0018]基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓供電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊和可控積分放大模塊使用。
[0019]可控積分放大模塊分離紅光、紅外光和暗光通路，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的可控積分放大，以充分利用模數(shù)轉(zhuǎn)換精度。
[0020]處理器模塊接收AD采集的信號(hào)，與預(yù)設(shè)定范圍比較，通過反饋控制模塊反復(fù)調(diào)節(jié)信號(hào)直至滿足預(yù)設(shè)定要求。然后根據(jù)R值曲線計(jì)算出血氧值，并送顯示模塊顯示。
[0021 ]供電模塊給整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)模塊供電:電源模塊將電池電源轉(zhuǎn)換為所需的模擬和數(shù)字電壓分別給LED驅(qū)動(dòng)模塊、LED模塊、電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊、可控積分放大模塊、處理器模塊、基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊和顯示模塊供電。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明的血氧測(cè)量系統(tǒng)，帶有可控積分放大模塊和反饋模塊，可實(shí)現(xiàn)不同光信號(hào)的隔離，減去一定的直流分量可實(shí)現(xiàn)交流分量的充分均衡放大，通過反饋控制充分利用模數(shù)轉(zhuǎn)換精度，在提高測(cè)量精度的同時(shí)簡(jiǎn)化電路、節(jié)約成本。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的整體示意圖。
[0024]圖2本實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)模塊。
[0025]圖3本實(shí)施例的光電接收和電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊。
[0026]圖4本實(shí)施例的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊。
[0027]圖5本實(shí)施例的可控積分放大電路。
[0028]圖6本實(shí)施例的電源模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對(duì)本發(fā)明所提供的血氧測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0030]本發(fā)明所述血氧測(cè)量系統(tǒng)的整體示意圖如圖1所示，下面對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0031]如圖2所示，處理器模塊通過可變時(shí)序控制MOS管Q2和Q3的導(dǎo)通的斷開，從而控制LED模塊中Dl (紅光發(fā)射管)和D2 (紅外光發(fā)射管)交替照射，且照射強(qiáng)度和照射時(shí)序受處理器控制。
[0032]如圖3所示，光電接收模塊H)接收Dl和D2的照射產(chǎn)生對(duì)應(yīng)時(shí)序的電流信號(hào)，電流信號(hào)經(jīng)過電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊電路轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)時(shí)序的電壓信號(hào)。其中R29和R15分壓后給輸入信號(hào)提供一個(gè)直流抬壓，R14將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并作適當(dāng)?shù)姆糯?，C20濾除高頻干擾，在運(yùn)放U3的I腳輸出對(duì)應(yīng)時(shí)序的經(jīng)過濾波后的電壓信號(hào)。
[0033]如圖4所示，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊R4和R5分壓產(chǎn)生所需的基準(zhǔn)電壓，運(yùn)放U3B形成電壓跟隨器，ClO濾除高頻干擾后將電壓信號(hào)Vo供給電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊和可控積分放大模塊使用。
[0034]如圖5所示，C22用于隔離電流/電壓轉(zhuǎn)換電路中過大的直流信號(hào)。模擬開關(guān)U5受處理器模塊控制選擇不同的通路。模擬開關(guān)Uf5D導(dǎo)通時(shí)運(yùn)放U3D的放大倍數(shù)是U5D斷開時(shí)的約2.8倍，U5C導(dǎo)通時(shí)運(yùn)放U3C的放大倍數(shù)是模擬開關(guān)U5C斷開時(shí)的約0.23倍。一般來說，透過人體末梢部位后，紅光的變化幅度比紅外的變化幅度大，因此處理器模塊通過控制U5D和U5C的導(dǎo)通關(guān)閉給紅光和紅外光提供不同的放大通路，使兩種信號(hào)的交流部分得到均衡放大。處理器模塊控制紅光和紅外光發(fā)光順序?yàn)榧t光開、紅外光關(guān)_>紅光關(guān)、紅外光關(guān)_>紅光關(guān)、紅外光開_>紅光關(guān)、紅外光關(guān)，如此循環(huán)。兩種光有一種開時(shí)模擬開關(guān)U5B斷開，兩種光都關(guān)時(shí)U5B導(dǎo)通，通過選擇發(fā)光通道和不發(fā)光通道起到了一定的隔離作用。由于透過人體末梢部位后，兩種光都存在直流分量和交流分量且直流分量較弱，若同時(shí)放大，則交流分量還未得到充分放大，信號(hào)便已經(jīng)飽和，因此在可控放大積分模塊中光信號(hào)減去一定的直流部分電壓信號(hào)Vq，從而可充分放大交流分量。U5D和C25構(gòu)成可控積分放大電路，處理器模塊通過控制光信號(hào)的照射時(shí)間來控制可控積分放大電路的積分時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)放大倍數(shù)的連續(xù)可調(diào)。不同的信號(hào)經(jīng)過可控積分放大電路處理后通過C27濾除高頻干擾送處理器模塊的AD采集。
[0035]處理器模塊的處理器將AD處理后的數(shù)字信號(hào)與預(yù)設(shè)范圍(對(duì)應(yīng)模擬電壓為1.7V?1.9V)對(duì)比，若在范圍內(nèi)則處理計(jì)算血氧和心率值，若不在范圍內(nèi)則通過反饋控制模塊控制可控積分放大模塊和LED驅(qū)動(dòng)模塊，調(diào)節(jié)可控放大積分模塊的積分時(shí)間和LED模塊的光照射強(qiáng)度。反復(fù)對(duì)比接收到的數(shù)字信號(hào)，至其在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)并處理計(jì)算血氧和心率值。
[0036]如圖6所示:電源模塊，將電池電壓轉(zhuǎn)換為模擬電源AVCC和數(shù)字電源VCC分別給系統(tǒng)的模擬部分和數(shù)字部分供電。
[0037]本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求保護(hù)范圍所界定的為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.血氧測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括:LED驅(qū)動(dòng)模塊、LED模塊、光電接收模塊、電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊、可控積分放大模塊、處理器模塊、反饋控制模塊、顯示模塊和電源模塊;所述LED驅(qū)動(dòng)模塊、所述LED模塊、所述光電接收模塊、所述電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊、所述可控積分放大模塊、所述處理器模塊、所述顯示模塊依次相連，并且均和所述電源模塊相連;所述處理器模塊通過所述反饋控制模塊控制所述可控積分放大模塊和所述LED驅(qū)動(dòng)模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血氧測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:還包括基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊，所述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生模塊與所述電源模塊相連，同時(shí)與所述電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊、所述可控積分放大模塊相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血氧測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述反饋控制模塊包括第一反饋控制模塊和第二反饋控制模塊，均與所述處理器模塊相連，并分別與所述可控積分放大模塊或所述LED驅(qū)動(dòng)模塊相連;所述LED驅(qū)動(dòng)模塊接收所述反饋控制模塊發(fā)送的可變時(shí)序信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所述LED模塊，所述反饋控制模塊控制所述可控放大積分模塊中的數(shù)字開關(guān)，選擇不同的信號(hào)通路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血氧測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述處理器模塊為帶有AD轉(zhuǎn)換功能的處理器模塊;所述LED模塊包含紅光發(fā)光模塊和紅外光發(fā)光模塊，接收所述LED驅(qū)動(dòng)模塊的時(shí)序控制，產(chǎn)生紅光、紅外光、暗光照射所述光電接收模塊;所述可控積分放大模塊包括至少兩個(gè)信號(hào)通路。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血氧測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊將電池電源轉(zhuǎn)換為所需的模擬和數(shù)字電壓為所述LED驅(qū)動(dòng)模塊、所述LED模塊、所述光電接收模塊、所述電流/電壓轉(zhuǎn)換模塊、所述可控積分放大模塊、所述處理器模塊、所述顯示模塊供電。
【文檔編號(hào)】A61B5/1455GK205658915SQ201620163183
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年3月3日
【發(fā)明人】吳光明, 張莉莉, 姚維東, 鄭洪喆
【申請(qǐng)人】江蘇魚躍信息系統(tǒng)有限公司, 江蘇魚躍醫(yī)療設(shè)備股份有限公司, 南京魚躍軟件技術(shù)有限公司, 蘇州魚躍醫(yī)療科技有限公司