[發(fā)明專利]一種抗環(huán)境光干擾的血氧測量裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410009754.3
• 申請日: 2014-01-09
• 公開（公告）號: CN103767712A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉慶良
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市理邦精密儀器股份有限公司
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455
• 代理公司: 深圳市港灣知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44258
• 代理人: 孫強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無創(chuàng)血氧測量設(shè)備，尤其涉及一種抗環(huán)境光干擾的血氧測量裝置及其測量方法。

背景技術(shù)

血氧又叫血氧飽和度，血氧飽和度是衡量人體血液攜帶氧的能力的重要參數(shù)，通過血氧飽和度的測量，可以及時了解患者的血氧含量，具有極重要的臨床價值。

無創(chuàng)血氧測量主要采用光電技術(shù)，通常有兩種方法：投射法和反射法。光電技術(shù)是通過發(fā)射一束光通過照射至人體的特定部位，光通過透射或反射至光接收模塊，不同的血氧飽和度和不同的脈率均會導(dǎo)致光接收模塊產(chǎn)生的光電流信號強(qiáng)度不一樣，據(jù)此可以檢測出血氧飽和度和脈率。

血氧的檢測電路都包含電流電壓轉(zhuǎn)換（即電流轉(zhuǎn)電壓）電路，這種轉(zhuǎn)換通常做法是采用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)高的信噪比，我們通常希望該電路具有盡可能大的信號增益，即接收到最大光電流時，電流電壓轉(zhuǎn)換模塊輸出的電壓應(yīng)接近運(yùn)算放大器的最大輸出電壓。但實(shí)際情況下，由于外界環(huán)境光（太陽光、照明燈光、用于疾病治療的醫(yī)用光源等）的光譜與光接收模塊的接收光譜有重疊的部分，那么當(dāng)這些光照射到光接收模塊時，必然會產(chǎn)生光電流，這些光電流與測量中發(fā)光模塊產(chǎn)生的光電流發(fā)生混疊，光電流強(qiáng)度大幅度提升的同時也增大了測量電路的誤差，最嚴(yán)重時會造成電流電壓轉(zhuǎn)換模塊中的運(yùn)算放大器飽和，導(dǎo)致血氧測量失效。

而目前環(huán)境光濾除單元是基于電壓的方式來進(jìn)行干擾濾除，這必須在該環(huán)境光濾除單元前設(shè)置有電流電壓轉(zhuǎn)換模塊，為其轉(zhuǎn)換和處理光信號。容易是電流電壓轉(zhuǎn)換模塊飽和的同時，也不可避免的將一些光干擾信號處理為有效信號，從而導(dǎo)致血氧測量設(shè)備誤差大，信噪比低，甚至測量失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)相對簡單，信噪比高的的血氧測量裝置。

一種提高血氧抗環(huán)境光測量的裝置，設(shè)置有：用于提供有效光源的發(fā)光模塊；用于接收所述發(fā)光模塊照射被測體后的折射光及反射光并轉(zhuǎn)換為光電流的光接收模塊；與所述光接收模塊連接，用于將其輸出的光電流轉(zhuǎn)換成光電壓的電流電壓轉(zhuǎn)換模塊；與所述電流電壓轉(zhuǎn)換模塊連接，用于將其輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，用于對其輸出的數(shù)字信號進(jìn)行相應(yīng)算法處理的信號處理模塊；

還設(shè)置有補(bǔ)償模塊，該補(bǔ)償模塊設(shè)置于所述光接收模塊和所述電流電壓轉(zhuǎn)換模塊之間，并分別與所述光接收模塊、所述電流電壓轉(zhuǎn)換模塊、所述信號處理模塊連接，用于根據(jù)所述信號處理模塊輸出的信號，濾除所述光接收模塊輸出的干擾光電流。

進(jìn)一步的，所述補(bǔ)償模塊包括有數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、信號調(diào)理電路、電流注入電路；

所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路分別與所述信號處理模塊、所述信號調(diào)理電路連接，用于將所述信號處理模塊輸入的補(bǔ)償信號轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出至所述信號調(diào)理電路；

所述信號調(diào)理電路包括：第一運(yùn)算放大器、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻、接地端子、輸出電壓端子Vref；

所述第一電阻一端連接至所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，另一端串聯(lián)至第一運(yùn)算放大器反向輸入端；所述第一運(yùn)算放大器輸出端與所述第三電阻、所述Vref輸出端子、所述第三電容、所述接地端子順序串聯(lián)；所述第四電容并聯(lián)于所述第三電容兩端；所述第二電容并聯(lián)于所述第一運(yùn)算放大器的反向輸入端及輸出端；所述第二電阻并聯(lián)于所述第一運(yùn)算放大器反向輸入端及所述輸出電壓端子Vref；所述第一電容并聯(lián)于所述第二電阻兩端；所述第一運(yùn)算放大器非反向輸入端與所述地線端子連接；

所述電流注入電路設(shè)置有第八電阻，所述第八電阻一端連接至所述輸出電壓端子Vref，另一端接入光接收模塊與電流電壓轉(zhuǎn)換模塊間的結(jié)點(diǎn)；用于根據(jù)所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸入的信號向所述電流電壓轉(zhuǎn)換模塊輸出補(bǔ)償電流。

再進(jìn)一步的，所述電流電壓轉(zhuǎn)換模塊還包括輔助電流電壓轉(zhuǎn)換單元；所述輔助電流電壓轉(zhuǎn)換單元分別與所述光接收模塊、所述信號處理模塊連接，用于提供多一組轉(zhuǎn)換接口；

所述電流注入電路還設(shè)置有第九電阻，用于提供多一個電流注入接口。

作為一種改進(jìn)，所述補(bǔ)償模塊還包括信號反相電路；

所述信號反向電路包括第四電阻、第五電阻、第二運(yùn)算放大器，所述電流電壓轉(zhuǎn)換模塊的共模電壓端子Vcom；