[實用新型]人體組織氧含量監測儀

有效

• 申請號: 201220137655.X
• 申請日: 2012-04-05
• 公開（公告）號: CN202526183U
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 王培勇
• 申請（專利權）人: 王培勇
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于生物醫學工程技術領域，特別是一種利用近紅外光譜技術測定人體組織氧含量的儀器。

背景技術

血紅蛋白是組織中氧的主要載體，它由氧合血紅蛋白(HbO₂)和還原血紅蛋白(Hb)組成，組織中的氧基本上是以組織內毛細血管中的氧合血紅蛋白形式存在的。血氧飽和度是指HbO₂在血紅蛋白(即HbO₂和Hb濃度之和)中含量的百分比，隨著人體有氧代謝狀況的變化，血氧飽和度會改變。

臨床上多用兩種方法檢測血液的血氧參量。一是有創血氣分析，即從人體的大血管(動脈或靜脈)抽血，用生化方法得到其血氧參量。二是檢測指端脈搏血氧飽和度，這是無創的光學檢測方法，其傳感器夾在指端，檢測原理基于指端動脈的搏動，即提取經指端衰減的出射光的交流(搏動)分量并予以解算。因此血氧飽和度實際上是動脈血的氧飽和度，只要人體指端動脈供氧正常，它一般很接近100％。

近紅外光譜(NIRS)已成為生物醫學光子學的重要分支。近紅外光對人體組織有良好的穿透性，研究表明在700～900nm波段HbO₂和Hb是組織中主要的吸收體。因此將近紅外光(光強數個mW即可)入射到人體組織表面，檢測某一位置的出射光相對于入射光的衰減，就可得到組織氧合狀況的有關信息。上述檢測是無損、實時、連續的，這正是NIRS的突出優點。

NIRS檢測組織血氧參數的具體算法有如下三種。一是連續波(CW)方法，此時使用恒定強度的入射光，通過檢測出射光相對于入射光的光強衰減，得到組織的血氧參數。二是相位調制(PMS)方法，此時入射光是高頻(100-200MHz)的正弦波，通過檢測出射光相對入射光的強度衰減和相位延遲，得到組織的血氧參數。三是時間分辨光譜(TRS)方法，此時入射光是一個超短脈沖(脈寬為ps量級)，通過檢測出射光的時間響應，得到組織的血氧參數。CW方法最容易實現，臨床應用最為廣泛，而PMS和TRS方法實現相對困難。

組織的氧飽和度是被測組織中微動脈、微靜脈和毛細血管中各自血液的血氧飽和度之加權平均；由于微靜脈血的流速相對較慢，因此它在血氧飽和度中占主要地位。組織的血氧飽和度可反映局部組織氧供應與氧消耗的動態平衡，在運動訓練監測中具有重要意義。目前，在運動領域，近紅外光測定人體組織氧含量的應用還比較少。

發明內容

本實用新型是一種用近紅外光技術檢測人體組織氧含量的儀器，其最大特點在于實現了用近紅外光譜對人體組織氧含量進行實時、連續、無損檢測及對檢測結果的實時無線傳輸，儀器體積小，控制簡單，性能穩定。

本實用新型具體由反射式傳感器、MCU數字信號處理模塊、發射模塊、接收模塊及相應的接口電路和電源管理電路構成。可以采用反射式傳感器實現對光信號的檢測。其中反射式傳感器具有控制光源、信號轉化以及放大的功能。采用穩定連續波，光源發光波長為760nm和850nm的高亮發光二極管；為實時得到血氧飽和度，引入了基于空間分辨的NIRS技術，使用與光源距離不同的兩個光電檢測器；如圖1所示。通過nRF9E5組成的無線發射模塊將測得的信息發送出去，PC上的無線信號接收器接收到信息后通過串行接口傳送到PC機上，經過數字濾波處理后，在PC上實時顯示出血氧飽和度等信息，并予以保存。

附圖說明

圖1為儀器發光管與光電檢測器示意圖

圖2為nRF9E5微控制器流程圖

圖3為組織氧實時監測方案框圖

具體實施方式

根據測量部位(如股四頭肌、肱三頭肌)，將傳感器固定在被測者相應的部位。

發光驅動電路在nRF9E5-1中的8051核的控制下驅動近紅外發光管向被測組織發光；光信號接收電路接收經被測組織傳來的光線產生相應的電壓信號；程控放大電路對上述信號依據大小進行程控放大形成適中的電壓供ADC轉換成表征組織氧的瞬時數據；nRF9E5-1發送組織氧數據至nRF9052；nRF905-2接MAX232以RS232電平將數據傳送給PC；PC對從RS232接口接收來的數據進行處理、顯示與保存。