專利名稱：一種血氧測(cè)量裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種血氧測(cè)量裝置和方法。
技術(shù)背景
在脈搏式無(wú)創(chuàng)血氧飽和度測(cè)量技術(shù)中，一般都是通過(guò)紅光與紅外光經(jīng)過(guò)人體組織的透射光或反射光被脈搏波動(dòng)調(diào)制后，利用血氧接收傳感器即光電二極管將透射光或反射光轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，經(jīng)由后級(jí)相應(yīng)的模擬電路進(jìn)行放大調(diào)理，使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集被脈搏搏動(dòng)所調(diào)制的血氧信號(hào)，送入單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，通過(guò)相應(yīng)的算法完成血氧飽和度、脈率以及脈搏波形等參數(shù)的計(jì)算。
由于該技術(shù)是利用紅光和紅外光及其透射光或反射光進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)，而所檢測(cè)到的血氧信號(hào)為一個(gè)微弱信號(hào)，所以很容易受到外界環(huán)境光的干擾，而環(huán)境光是一個(gè)相對(duì)較強(qiáng)的信號(hào)，使得受干擾后在血氧測(cè)量時(shí)很容易出現(xiàn)信號(hào)飽和現(xiàn)象，從而無(wú)法進(jìn)行血氧飽和度及脈率的測(cè)量，特別是在院外轉(zhuǎn)運(yùn)上使用時(shí)，問(wèn)題會(huì)更加突出。發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明的目的即在于一種血氧測(cè)量裝置和方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明一種血氧測(cè)量裝置，主要包括光電流信號(hào)采集單元，所述光電流信號(hào)采集單元用于采集被測(cè)者含有脈搏信號(hào)的光電流信號(hào)；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元與光電流信號(hào)采集單元連接，用于將采集到的光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；環(huán)境光信號(hào)濾除單元，所述環(huán)境光信號(hào)濾除單元與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元連接，用于濾除電壓信號(hào)中的環(huán)境光干擾信號(hào)；電壓信號(hào)放大單元，所述電壓信號(hào)放大單元與環(huán)境光信號(hào)濾除單元連接，用于對(duì)濾除環(huán)境光干擾信號(hào)后的電壓信號(hào)進(jìn)行放大；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元與所述電壓信號(hào)放大單元連接，用于對(duì)放大后的電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到血氧脈沖數(shù)據(jù)；波形信號(hào)提取單元，所述波形信號(hào)提取單元與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元連接，用于從血氧脈沖數(shù)據(jù)中提取出血氧脈搏波信號(hào)，并通過(guò)低通濾波獲得血氧脈搏波的直流分量波形信號(hào)， 同時(shí)通過(guò)帶通濾波獲得血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)；噪聲分析單元，所述噪聲分析單元與所述波形信號(hào)提取單元連接，用于對(duì)所述交流分量波形信號(hào)進(jìn)行噪聲分析，從而獲取交流分量波形信號(hào)的噪聲細(xì)節(jié)特征；波形處理單元，所述波形處理單元與所述噪聲分析單元連接，用于根據(jù)噪聲細(xì)節(jié)特征來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整波形處理的噪聲閾值，并根據(jù)噪聲閾值對(duì)交流分量波形信號(hào)進(jìn)行消除噪聲； 血氧數(shù)據(jù)計(jì)算單元，所述血氧數(shù)據(jù)計(jì)算單元與所述波形處理單元連接，用于對(duì)直流分量波形信號(hào)和消除噪聲后的交流分量波形信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到血氧測(cè)量數(shù)據(jù)。
本發(fā)明一種血氧測(cè)量方法，主要包括獲取含有脈搏信號(hào)的光電流信號(hào)，并將該光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)； 通過(guò)調(diào)整電壓信號(hào)濾除環(huán)境光信號(hào)的干擾；對(duì)調(diào)整后的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到血氧脈沖數(shù)據(jù)； 從血氧脈沖數(shù)據(jù)中提取出血氧脈搏波信號(hào)，并通過(guò)低通濾波獲得血氧脈搏波的直流分量波形信號(hào)，同時(shí)通過(guò)帶通濾波獲得血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)；對(duì)所述交流分量波形信號(hào)進(jìn)行噪聲分析，從而獲取交流分量波形信號(hào)的噪聲細(xì)節(jié)特征；根據(jù)噪聲細(xì)節(jié)特征來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整波形處理的噪聲閾值，并根據(jù)噪聲閾值對(duì)交流分量波形信號(hào)進(jìn)行消除噪聲；根據(jù)直流分量波形信號(hào)和波形處理后的交流分量波形信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到血氧測(cè)量數(shù)據(jù)。
本發(fā)明中一種血氧測(cè)量的裝置中設(shè)有環(huán)境光信號(hào)濾除單元，使得在進(jìn)行血氧測(cè)量時(shí)，不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境光的干擾而導(dǎo)致測(cè)量信號(hào)的飽和，使得血氧測(cè)量能在各種環(huán)境下進(jìn)行，大大的擴(kuò)展了血氧測(cè)量裝置的使用范圍，具有極高的推廣性。


為了易于說(shuō)明，本發(fā)明由下述的較佳實(shí)施例及附圖作以詳細(xì)描述。
圖1為本發(fā)明一種血氧測(cè)量裝置一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2為本發(fā)明一種血氧測(cè)量裝置另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖3為本發(fā)明一種血氧測(cè)量裝置一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖；圖4為本發(fā)明一種血氧測(cè)量裝置另一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖； 圖5為本發(fā)明一種血氧測(cè)量方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖； 圖6為本發(fā)明一種血氧測(cè)量方法另一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
請(qǐng)參閱圖1至圖4，本發(fā)明一種血氧測(cè)量的裝置，主要包括光電流信號(hào)采集單元101，所述光電流信號(hào)采集單元101用于采集含有被測(cè)者脈搏信號(hào)的光電流信號(hào)；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元102，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元102與光電流信號(hào)采集單元101連接，用于將采集到的光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元102包括電阻、電容、運(yùn)算放大器，其中運(yùn)算放大器可以采用使用單個(gè)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，也可以采用兩個(gè)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。
環(huán)境光信號(hào)濾除單元103，所述環(huán)境光信號(hào)濾除單元103與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元102 連接，用于濾除環(huán)境光干擾信號(hào)；所述的環(huán)境光信號(hào)濾除單元103包括電阻、電容、運(yùn)算放大器、場(chǎng)效應(yīng)管以及單片機(jī)的I/O 口控制電平；電壓信號(hào)放大單元104，所述電壓信號(hào)放大單元104與環(huán)境光信號(hào)濾除單元103連接， 用于對(duì)濾除環(huán)境光干擾信號(hào)后的電壓信號(hào)進(jìn)行放大；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元105，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元105與所述電壓信號(hào)放大單元104連接，用于對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到血氧脈沖數(shù)據(jù)；在本發(fā)明中的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元105采用的是分辨率為大于十六位的高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器；由于人體的脈搏信號(hào)是一種非常微弱的交流生理信號(hào)，而低分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸入動(dòng)態(tài)范圍較小，將無(wú)法非常精確的采集到微弱的脈搏信號(hào)，尤其是在病人的血流灌注度較弱的情況下；所以低分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器及復(fù)雜電路引入的更多電路噪聲，最終將大大影響血氧測(cè)量的準(zhǔn)確性；而采用高分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器能極大的簡(jiǎn)化電路的復(fù)雜程度，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。
波形信號(hào)提取單元106，所述波形信號(hào)提取單元106與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元105連接，用于從血氧脈沖數(shù)據(jù)中提取出血氧脈搏波信號(hào)，并通過(guò)低通濾波獲得血氧脈搏波的直流分量波形信號(hào)并進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)通過(guò)帶通濾波獲得血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)；噪聲分析單元107，所述噪聲分析單元107與所述波形信號(hào)提取單元106連接，用于對(duì)所述的血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)進(jìn)行噪聲分析，從而獲取血氧脈搏波交流分量波形信號(hào)的噪聲細(xì)節(jié)特征；波形處理單元108，所述波形處理單元108與所述噪聲分析單元連接107，用于根據(jù)噪聲細(xì)節(jié)特征來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整波形處理的噪聲閾值，所述噪聲閾值包括噪聲頻率閾值和噪聲幅度閾值，并依據(jù)噪聲閾值對(duì)血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)進(jìn)行消除噪聲以實(shí)現(xiàn)平滑波形；血氧數(shù)據(jù)計(jì)算單元109，所述血氧數(shù)據(jù)計(jì)算單元109與所述波形處理單元108連接，用于對(duì)直流分量波形信號(hào)和波形處理后的交流分量波形信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到血氧測(cè)量數(shù)據(jù)。
進(jìn)一步，所述環(huán)境光信號(hào)濾除單元103包括信號(hào)范圍擴(kuò)展模塊110，所述信號(hào)范圍擴(kuò)展模塊110與信號(hào)轉(zhuǎn)換單元102連接，用于增大電壓信號(hào)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍；電壓基線調(diào)整模塊111，所述電壓調(diào)整模塊111與信號(hào)范圍擴(kuò)展模塊110連接，用于對(duì)該電壓信號(hào)的基線電壓值進(jìn)行調(diào)整，使調(diào)整后的基線電壓值固定在預(yù)設(shè)的電壓值上；其具體過(guò)程為兩次基線電壓值的調(diào)整，第一次基線電壓值的調(diào)整為，將基線電壓值進(jìn)行下調(diào)或上調(diào)，并使下調(diào)后的基線電壓值處在動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍之內(nèi)；在獲取電壓信號(hào)后，將基線電壓值調(diào)整至預(yù)設(shè)的電壓值上，從而讓電壓信號(hào)在幅度不變的情況下整體提升。優(yōu)選的，將基線電壓值上調(diào)至0V。
進(jìn)一步，所述血氧測(cè)量裝置還包括信號(hào)幅度判斷單元112，放大補(bǔ)償倍數(shù)計(jì)算單元113，數(shù)據(jù)發(fā)送單元114;所述信號(hào)幅度判斷單元112與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元105連接，用于判斷模數(shù)轉(zhuǎn)換后的血氧脈沖數(shù)據(jù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，當(dāng)沒(méi)有達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，則驅(qū)動(dòng)放大補(bǔ)償倍數(shù)計(jì)算單元113 ； 當(dāng)已達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，則驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)提取單元106 ；所述放大補(bǔ)償倍數(shù)計(jì)算單元113與信號(hào)幅度判斷單元112和電壓信號(hào)放大單元104連接，用于當(dāng)血氧脈沖數(shù)據(jù)沒(méi)有達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值對(duì)電壓信號(hào)的放大補(bǔ)償倍數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將該放大補(bǔ)償倍數(shù)發(fā)送至電壓信號(hào)放大單元，以實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)整后的電壓信號(hào)進(jìn)行重新的放大；所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元114與血氧數(shù)據(jù)計(jì)算單元109連接，用于將血氧測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至控制終端，控制終端在后續(xù)對(duì)血氧測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、打印以及報(bào)警等工作。
下面以一個(gè)實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明一種血氧測(cè)量的方法，請(qǐng)參看圖5，具體流程為201.獲取光電流信號(hào)利用血氧接收傳感器獲取被檢測(cè)體上通過(guò)透射或反射所得的含有脈搏信號(hào)的光電流信號(hào)；202.光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)利用電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，將該光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；203.濾除環(huán)境光干擾通過(guò)調(diào)整電壓信號(hào)濾除電壓信號(hào)中的環(huán)境光干擾信號(hào)；204.電壓信號(hào)放大對(duì)濾除環(huán)境光干擾信號(hào)后的電壓信號(hào)進(jìn)行放大；205.電壓信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到血氧脈沖數(shù)據(jù)；206.提取脈搏波信號(hào)從血氧脈沖數(shù)據(jù)中提取出血氧脈搏波信號(hào)，并通過(guò)低通濾波獲得血氧脈搏波的直流分量波形信號(hào)，同時(shí)通過(guò)帶通濾波獲得血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)；在所述血氧脈搏波信號(hào)的交流分量波形信號(hào)中，包含兩路的交流分量波形信號(hào)；一路是與紅光被脈搏搏動(dòng)所折射或反射相對(duì)應(yīng)的血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)，另一路是紅外光被脈搏搏動(dòng)所折射或反射相對(duì)應(yīng)的血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)；207.噪聲分析對(duì)所述的血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)進(jìn)行噪聲分析，從而獲取血氧脈搏波交流分量波形信號(hào)的噪聲細(xì)節(jié)特征；208.波形處理根據(jù)噪聲細(xì)節(jié)特征來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整波形處理的噪聲頻率閾值和幅度閾值，并依據(jù)噪聲閾值對(duì)血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)進(jìn)行消除噪聲以實(shí)現(xiàn)平滑波形；209.得到血氧測(cè)量數(shù)據(jù)根據(jù)直流分量波形信號(hào)和消除噪聲后的交流分量波形信號(hào)，通過(guò)計(jì)算得到血氧測(cè)量數(shù)據(jù)。
其中，所述血氧測(cè)量數(shù)據(jù)包括血氧飽和度數(shù)據(jù)、脈率數(shù)據(jù)、體積描記波數(shù)據(jù)。
為了能更好的了解本發(fā)明，下面以另一個(gè)實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，請(qǐng)參看圖6，具體為301.獲取光電流信號(hào)利用血氧接收傳感器獲取被檢測(cè)體上通過(guò)透射或反射所得的含有脈搏信號(hào)的光電流信號(hào)；302.光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)利用電流-電壓轉(zhuǎn)換電路，將該光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；303.增加信號(hào)檢測(cè)范圍通過(guò)設(shè)置偏置電壓調(diào)節(jié)電路以調(diào)整基線的電壓，從而增大血氧信號(hào)的檢測(cè)范圍；在測(cè)量過(guò)程中，因?yàn)樗邮盏降碾妷盒盘?hào)中往往疊加有環(huán)境光信號(hào)，而導(dǎo)致電壓信號(hào)超出檢測(cè)范圍，無(wú)法進(jìn)行血氧數(shù)據(jù)的測(cè)量；而在本發(fā)明中增大了電壓信號(hào)的檢測(cè)范圍，以確保疊加有環(huán)境光信號(hào)的電壓信號(hào)也在檢測(cè)范圍之內(nèi)；304.對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)整對(duì)該電壓信號(hào)的基線電壓值進(jìn)行調(diào)整，使調(diào)整后的基線電壓值固定在預(yù)設(shè)的電壓值上；其具體過(guò)程為兩次基線電壓值的調(diào)整，第一次基線電壓值的調(diào)整為，將基線電壓值進(jìn)行下調(diào)，并使下調(diào)后的基線電壓值處在動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍之內(nèi)；在獲取電壓信號(hào)后，將基線電壓值上調(diào)至預(yù)設(shè)的電壓值上，從而讓電壓信號(hào)在幅度不變的情況下整體提升。優(yōu)選的，將基線電壓值上調(diào)至0V。
電壓信號(hào)放大以預(yù)設(shè)的放大補(bǔ)償倍數(shù)對(duì)調(diào)整后的電壓信號(hào)進(jìn)行放大；306.電壓信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換利用分辨率為十六位以上的高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到血氧脈沖數(shù)據(jù)；307.判斷脈搏波數(shù)據(jù)是否達(dá)到閾值判斷模數(shù)轉(zhuǎn)換后的血氧脈沖數(shù)據(jù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，當(dāng)沒(méi)有達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，則進(jìn)入對(duì)電壓信號(hào)的放大補(bǔ)償倍數(shù)進(jìn)行計(jì)算；當(dāng)已達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，則開(kāi)始從血氧脈沖數(shù)據(jù)中提取出血氧脈搏波信號(hào)；308.計(jì)算并修改電壓信號(hào)的放大補(bǔ)償倍數(shù)當(dāng)沒(méi)有達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值對(duì)電壓信號(hào)的放大補(bǔ)償倍數(shù)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)預(yù)設(shè)的放大補(bǔ)償倍數(shù)進(jìn)行修改，再根據(jù)修改后的放大補(bǔ)償倍數(shù)，進(jìn)入對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大；309.提取脈搏波信號(hào)從血氧脈沖數(shù)據(jù)中提取出血氧脈搏波信號(hào)，并通過(guò)低通濾波獲得血氧脈搏波的直流分量波形信號(hào)，同時(shí)通過(guò)帶通濾波獲得血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)；在所述血氧脈搏波信號(hào)的交流分量波形信號(hào)中，包含兩路的交流分量波形信號(hào)；一路是與紅光被脈搏搏動(dòng)所折射或反射相對(duì)應(yīng)的血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)，另一路是紅外光被脈搏搏動(dòng)所折射或反射相對(duì)應(yīng)的血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)；310.噪聲分析對(duì)所述的血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)進(jìn)行噪聲分析，從而獲取血氧脈搏波交流分量波形信號(hào)的噪聲細(xì)節(jié)；其中，獲取血氧脈搏波交流分量波形信號(hào)的噪聲細(xì)節(jié)特征包括 將血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)從時(shí)域波形轉(zhuǎn)換至頻域波形，并通過(guò)頻譜分析獲取噪聲細(xì)節(jié)；在被測(cè)者的血流灌注微弱時(shí)，經(jīng)過(guò)帶通濾波的血氧脈搏波交流分量波形上通常疊加有較高頻的隨機(jī)噪聲，比較均勻的分布在頻譜的較高的頻段，且能量小于信號(hào)能量，通過(guò)頻譜分析可獲知噪聲的頻率范圍和能量范圍，可知噪聲的周期范圍和幅度范圍，即得到噪聲細(xì)節(jié)；而模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率越高，越能夠保留小幅高頻噪聲的特征信息，噪聲的識(shí)別準(zhǔn)確性越高。
或，在血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)的時(shí)域波形上進(jìn)行噪聲峰值檢測(cè)，檢測(cè)出噪聲的峰值特征，轉(zhuǎn)換為噪聲的周期范圍和幅度范圍，即得到噪聲細(xì)節(jié)。
波形處理根據(jù)噪聲細(xì)節(jié)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整波形處理的噪聲頻率閾值和幅度閾值，并依據(jù)噪聲閾值對(duì)血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)進(jìn)行消除噪聲以實(shí)現(xiàn)平滑波形；其中，波形處理可以有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一種實(shí)現(xiàn)方法是小波閾值去噪，根據(jù)噪聲細(xì)節(jié)特征中的噪聲的頻率特征，判斷是否需要對(duì)交流分量波形信號(hào)的小波分解的尺度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，若需要，則進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，并記錄為實(shí)時(shí)的小波分解的尺度；若不需要，則將現(xiàn)有的小波分解的尺度記錄為實(shí)時(shí)的小波分解的尺度，小波分解的尺度決定了信號(hào)按頻率分解的細(xì)化程度，分解尺度越小，則信號(hào)和噪聲無(wú)法明顯的劃分開(kāi)來(lái)，分解尺度越大，信號(hào)波形的平滑度越大，再根據(jù)實(shí)時(shí)的小波分解的尺度和噪聲細(xì)節(jié)特征中的噪聲幅度特征，動(dòng)態(tài)調(diào)整小波去噪的閾值，判斷是否達(dá)到小波去噪的閾值，保留高于小波去噪的閾值的交流分量波形信號(hào)，舍棄低于小波去噪的閾值的交流分量波形信號(hào)，得到消除噪聲后的交流分量波形信號(hào)；使得重構(gòu)后的信號(hào)更準(zhǔn)確、更接近真實(shí)的脈搏波信號(hào)；另一種實(shí)現(xiàn)方法是根據(jù)噪聲細(xì)節(jié)特征，動(dòng)態(tài)的調(diào)整傳統(tǒng)濾波器的截止頻率、衰減系數(shù)， 得到消除噪聲后的交流分量波形信號(hào)，達(dá)到更好的消除噪聲，平滑脈搏波形的目的，從而獲得更準(zhǔn)確、更真實(shí)的脈搏波信號(hào)；312.得到血氧測(cè)量數(shù)據(jù)根據(jù)直流分量波形信號(hào)和消除噪聲后的交流分量波形信號(hào)，通過(guò)計(jì)算得到血氧測(cè)量數(shù)據(jù)；313.發(fā)送血氧測(cè)量數(shù)據(jù)將血氧測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至控制終端，以便控制終端對(duì)血氧數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、打印以及報(bào)警等工作。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種血氧測(cè)量裝置，其特征在于，包括光電流信號(hào)采集單元，所述光電流信號(hào)采集單元用于采集被測(cè)者含有脈搏信號(hào)的光電流信號(hào)；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元與光電流信號(hào)采集單元連接，用于將采集到的光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；環(huán)境光信號(hào)濾除單元，所述環(huán)境光信號(hào)濾除單元與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元連接，用于濾除電壓信號(hào)中的環(huán)境光干擾信號(hào)；電壓信號(hào)放大單元，所述電壓信號(hào)放大單元與環(huán)境光信號(hào)濾除單元連接，用于對(duì)濾除環(huán)境光干擾信號(hào)后的電壓信號(hào)進(jìn)行放大；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元與所述電壓信號(hào)放大單元連接，用于對(duì)放大后的電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到血氧脈沖數(shù)據(jù)；波形信號(hào)提取單元，所述波形信號(hào)提取單元與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元連接，用于從血氧脈沖數(shù)據(jù)中提取出血氧脈搏波信號(hào)，并通過(guò)低通濾波獲得血氧脈搏波的直流分量波形信號(hào)， 同時(shí)通過(guò)帶通濾波獲得血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)；噪聲分析單元，所述噪聲分析單元與所述波形信號(hào)提取單元連接，用于對(duì)所述交流分量波形信號(hào)進(jìn)行噪聲分析，從而獲取交流分量波形信號(hào)的噪聲細(xì)節(jié)特征；波形處理單元，所述波形處理單元與所述噪聲分析單元連接，用于根據(jù)噪聲細(xì)節(jié)特征來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整波形處理的噪聲閾值，并根據(jù)噪聲閾值對(duì)交流分量波形信號(hào)進(jìn)行消除噪聲； 血氧數(shù)據(jù)計(jì)算單元，所述血氧數(shù)據(jù)計(jì)算單元與所述波形處理單元連接，用于對(duì)直流分量波形信號(hào)和波形處理后的交流分量波形信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到血氧測(cè)量數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血氧測(cè)量裝置，其特征在于，所述環(huán)境光信號(hào)濾除單元包括 信號(hào)范圍擴(kuò)展模塊，所述信號(hào)范圍擴(kuò)展模塊與信號(hào)轉(zhuǎn)換單元連接，用于增大電壓信號(hào)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍；電壓基線調(diào)整模塊，所述電壓調(diào)整模塊與信號(hào)范圍擴(kuò)展模塊連接，用于對(duì)該電壓信號(hào)的基線電壓值進(jìn)行調(diào)整，使調(diào)整后的基線電壓值固定在預(yù)設(shè)的電壓值上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的血氧測(cè)量裝置，其特征在于，所述血氧測(cè)量裝置還包括信號(hào)幅度判斷單元，放大補(bǔ)償倍數(shù)計(jì)算單元，數(shù)據(jù)發(fā)送單元；所述信號(hào)幅度判斷單元與模數(shù)轉(zhuǎn)換單元連接，用于判斷模數(shù)轉(zhuǎn)換后的血氧脈沖數(shù)據(jù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，當(dāng)沒(méi)有達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，則驅(qū)動(dòng)放大補(bǔ)償倍數(shù)計(jì)算單元；當(dāng)已達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，則驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)提取單元；所述放大補(bǔ)償倍數(shù)計(jì)算單元與信號(hào)幅度判斷單元和電壓信號(hào)放大單元連接，用于當(dāng)血氧脈沖數(shù)據(jù)沒(méi)有達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值對(duì)電壓信號(hào)的放大補(bǔ)償倍數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并將該放大補(bǔ)償倍數(shù)發(fā)送至電壓信號(hào)放大單元，以實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)整后的電壓信號(hào)進(jìn)行重新的放大；所述數(shù)據(jù)發(fā)送單元與血氧數(shù)據(jù)計(jì)算單元連接，用于將血氧測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至控制終端。
4.一種血氧測(cè)量方法，其特征在于，包括獲取含有脈搏信號(hào)的光電流信號(hào)，并將該光電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)； 通過(guò)調(diào)整電壓信號(hào)濾除環(huán)境光信號(hào)的干擾；對(duì)調(diào)整后的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到血氧脈沖數(shù)據(jù)；從血氧脈沖數(shù)據(jù)中提取出血氧脈搏波信號(hào)，并通過(guò)低通濾波獲得血氧脈搏波的直流分量波形信號(hào)，同時(shí)通過(guò)帶通濾波獲得血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)；對(duì)所述交流分量波形信號(hào)進(jìn)行噪聲分析，從而獲取交流分量波形信號(hào)的噪聲細(xì)節(jié)特征；根據(jù)噪聲細(xì)節(jié)特征來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整波形處理的噪聲閾值，并根據(jù)噪聲閾值對(duì)交流分量波形信號(hào)進(jìn)行消除噪聲；根據(jù)直流分量波形信號(hào)和消除噪聲后的交流分量波形信號(hào)，計(jì)算得到血氧測(cè)量數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的血氧測(cè)量方法，其特征在于，所述通過(guò)調(diào)整電壓信號(hào)濾除環(huán)境光信號(hào)的干擾包括增大電壓信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍；對(duì)該電壓信號(hào)的基線電壓進(jìn)行調(diào)整，使調(diào)整后的基線電壓固定在預(yù)設(shè)的電平上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的血氧測(cè)量方法，其特征在于，所述進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到血氧脈沖數(shù)據(jù)之后包括判斷模數(shù)轉(zhuǎn)換后的血氧脈沖數(shù)據(jù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，當(dāng)沒(méi)有達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，則根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值對(duì)電壓信號(hào)的放大補(bǔ)償倍數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)該放大補(bǔ)償倍數(shù)對(duì)調(diào)整后的電壓信號(hào)進(jìn)行重新的放大；當(dāng)已達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，則開(kāi)始從血氧脈沖數(shù)據(jù)中提取出血氧脈搏波信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的血氧測(cè)量方法，其特征在于，所述對(duì)所述交流分量波形信號(hào)進(jìn)行噪聲分析，從而獲取交流分量波形信號(hào)的噪聲的細(xì)節(jié)特征具體包括將血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)從時(shí)域波形轉(zhuǎn)換至頻域波形，并通過(guò)頻譜分析獲取噪聲的細(xì)節(jié)特征；或，在血氧脈搏波的交流分量波形信號(hào)的時(shí)域波形上進(jìn)行噪聲峰值檢測(cè)，獲取噪聲的細(xì)節(jié)特征。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的血氧測(cè)量方法，其特征在于，所述根據(jù)噪聲細(xì)節(jié)特征來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整波形處理的噪聲閾值，并根據(jù)噪聲閾值對(duì)交流分量波形信號(hào)進(jìn)行消除噪聲還包括根據(jù)噪聲細(xì)節(jié)特征中的噪聲的頻率特征，判斷是否需要對(duì)交流分量波形信號(hào)的小波分解的尺度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，若需要，則進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，并記錄為實(shí)時(shí)的小波分解的尺度；若不需要，則將現(xiàn)有的小波分解的尺度記錄為實(shí)時(shí)的小波分解的尺度，再根據(jù)實(shí)時(shí)的小波分解的尺度和噪聲細(xì)節(jié)特征中的噪聲幅度特征，動(dòng)態(tài)調(diào)整小波去噪的閾值，判斷是否達(dá)到小波去噪的閾值，保留高于小波去噪的閾值的交流分量波形信號(hào)，舍棄低于小波去噪的閾值的交流分量波形信號(hào)，得到消除噪聲后的交流分量波形信號(hào)；或，根據(jù)噪聲細(xì)節(jié)特征，動(dòng)態(tài)的調(diào)整傳統(tǒng)濾波器的截止頻率、衰減系數(shù)，得到消除噪聲后的交流分量波形信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的血氧測(cè)量方法，其特征在于，所述血氧測(cè)量數(shù)據(jù)包括血氧飽和度數(shù)據(jù)、脈率數(shù)據(jù)、體積描記波數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的血氧測(cè)量方法，其特征在于，所述計(jì)算得到血氧測(cè)量數(shù)據(jù)之后包括將血氧測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至控制終端。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)療產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種血氧測(cè)量裝置和方法。本發(fā)明包括按信號(hào)流向依次連接光電流信號(hào)采集單元，信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，環(huán)境光信號(hào)濾除單元，電壓信號(hào)放大單元，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，波形信號(hào)提取單元，噪聲分析單元，波形處理單元，血氧數(shù)據(jù)計(jì)算單元，所述環(huán)境光信號(hào)濾除單元與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元連接，用于濾除環(huán)境光信號(hào)的干擾；本發(fā)明中一種血氧測(cè)量的裝置中設(shè)有環(huán)境光信號(hào)濾除單元，使得在進(jìn)行血氧測(cè)量時(shí)，不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境光的干擾而導(dǎo)致測(cè)量信號(hào)的飽和，使得血氧測(cè)量能在各種環(huán)境下進(jìn)行，大大的擴(kuò)展了血氧測(cè)量裝置的使用范圍，具有極高的推廣性。
文檔編號(hào)A61B5/1455GK102512178SQ201110437409
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者涂婭玲, 胡士峰 申請(qǐng)人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司