[發明專利]一種用于NIRS測量設備檢測校準的模擬系統及方法

有效

• 申請號: 202010983138.3
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112274146B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 閆相國;楊易;王祥桂;王剛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

一種用于NIRS測量設備檢測校準的模擬系統及方法，系統包括NIRS測量設備和模擬裝置；模擬裝置中的中斷信號產生電路按照待測設備的時序，向微控制器單元發出中斷信號；微控制器單元根據操作單元預設的光強值，向數模轉換電路發出指令，使其依次產生用以模擬不同波長光的電信號；數模轉換電路輸出的電信號可分別輸入至待校準的NIRS測量設備；信號采集模塊的兩個通道，將NIRS測量設備測量到的光強值與模擬裝置中預設的光強值直接進行比較；從而實現對NIRS測量設備的檢測校準；本發明用模擬裝置替代人體和探頭，省去了光源和光檢測電路，可有效避免電磁干擾及雜散光的問題；通過改變光強值調整輸出電信號的大小，實現對設備主體的檢測校準。

技術領域

本發明屬于醫療檢測器械技術領域，特別涉及一種用于NIRS測量設備檢測校準的模擬系統及方法。

背景技術

近紅外光譜(NIRS)技術是近年來極具潛力的一項生理參數無創檢測技術，可用于人體組織血氧狀況的無創、實時、連續、定量監測。目前已有多種基于NIRS技術的檢測設備，利用人體內不同物質對不同波長的光的特定吸收和散射特性，NIRS檢測設備將不同波長的光入射到被測組織，通過探測器可以檢測到反映皮下組分濃度的光照強度信號，進而解算得到氧合血紅蛋白濃度變化量(ΔC_HbO2)、還原血紅蛋白濃度變化量(ΔC_Hb)以及組織血氧飽和度(rSO2)等生理參數。

目前NIRS檢測設備都需要對其測量指標進行有效校準，方法主要有血液模型校準方法、監測模擬組織模型等。由于血液模型中的核心成分是人體血液，性質不穩定，無法長期保存，必須現場調配，且血氧飽和度的調節需要較長時間，所以存在操作不便、性能不穩定的缺點。而模擬組織模型通常標定裝置復雜，且過程繁瑣、效率低，如積分球模型只能進行單點校準。因此，需要一套穩定、可靠、簡便的模擬器，模擬經過人體的NIRS信號，從而校準設備。

現有技術中有采用光學模擬器對設備進行校準。該模擬器主要包括處理器、光信號接收器、發光驅動電路。在接收到NIRS檢測設備探頭的光源發出的光后，處理器根據預設的血氧參數對應的光強值，向發光驅動電路發出指令，使其依次發出不同波長的NIRS光信號。發光驅動電路用于模擬光經過人體組織后的光衰減效應，可以通過調整發光強度，模擬各種氧合狀態的組織對光的吸收作用，實現對NIRS檢測設備測量指標的校準。但這種方法主要存在以下問題：

(1)光學模擬器和待校準設備之間的光檢測電路易受電磁干擾。通過空間耦合，空間電磁場在探頭檢測器的電路環路生成感應電流，這種干擾一般是很小的，但由于檢測器電路增益大，對電流信號變化敏感，所以對信號產生的影響明顯。

(2)光學模擬器是對光測量探頭與設備主體的綜合校準，無法對設備主體進行單獨校準。該類模擬器產生的光信號不能跳過探頭直接輸入到設備主體，因此無法滿足單獨測試設備主體的需要。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種用于NIRS測量設備檢測校準的模擬系統及方法，用該模擬裝置替代人體和光探頭(包括光源和光檢測器)，以消除人體組織生理變化、環境電磁干擾以及雜散光的影響；同時用電信號模擬NIRS光信號，方便地模擬各種氧合狀態的組織對光的吸收作用，實現對現有NIRS測量設備主體的有效校準。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種用于NIRS測量設備檢測校準的模擬系統，包括NIRS測量設備101和模擬裝置102；