血氧饱和度的测量的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种血氧饱和度的测量方法、血氧饱和 度的测量装置、氧利用率测量方法、氧利用率测量装置以及医疗器械。
【背景技术】
[0002] 现在国内外血氧饱和度测量普遍采用脉搏式血氧仪，测量装置基本结构包括血氧 传感器和信号处理装置。血氧传感器是由双发光二极管、光电二极管以及相关机械结构构 成，是比较常见的医疗传感器。双发光二极管提供了测量所需的两种不同波长的光，一般为 红光发光二极管和红外光发光二极管。光电二极管一般是把通过组织末端的带有血氧饱 和度信息的光信号转换成电信号。信号处理装置将该电信号进行数字化，并采用基于朗伯 特-比尔定律得出的算法计算出血氧饱和度。该血氧仪能够测量血氧饱和度还基于氧合血 红蛋白（Oxygenated hemoglobin, Hb02)和还原血红蛋白（Deoxygenated hemoglobin, Hb) 在红光光谱区和红外光谱区的光学特性不同，具有不同的光吸收系数。因此，当一定光强度 的红光和红外光加到手指上时，通过分别检测两种波长的光的透射强度，再通过手指对两 种光光密度变化量的比值计算出氧合血红蛋白的含量，从而计算出血氧饱和度。目前，血氧 饱和度都是通过下面公式计算得到的：
【主权项】
1. 一种血氧饱和度测量方法，其特征在于，包括如下步骤： 51、 采集经被测组织作用过的至少两个不同波长的光信号； 52、 分别获取所述光信号的光电容积脉搏波信号中的交流量以及直流量； 53、 根据光子扩散方程和外推边界条件确定血氧饱和度方程； 54、 根据交流量与直流量比值以及血氧饱和度方程，获取血氧饱和度。
2. 如权利要求1所述血氧饱和度测量方法，其特征在于： 所述步骤S1为：采集经被测组织作用过的第一波长光信号和第二波长光信号； 所述步骤S4为：根据交流量最大值与直流量比值、交流量最小值与直流量比值以及血 氧饱和度方程，获取血氧饱和度。
3. 如权利要求2所述血氧饱和度测量方法，其特征在于：所述步骤S4通过下面血氧饱 和度方程组获取血氧饱和度：
其中，为氧合血红蛋白的光子吸收系数，erf4为还原血红蛋白的光子吸收系数，H为血球容积计，Vi为红细胞容积，Sa02,Sv02分别为动脉血氧饱和度和静脉血氧饱和度；
zci=(y's+ya)'d为被测血氧的组织的厚度，^ a为 吸收系数，y's为散射系数，zb = 2D(1+Reffv(l-Reff)，D= [3(i! 'JiOr1，Reff 是光 子在介质边界的内反射系数，= [3iia(iia+ii's)]1/2，和11#11(分别对应第一 波长光和第二波长光的yd系数。和分别为静脉血液对第一波长光和第二波 长光的吸收系数，、和分别为动脉血液对第一波长光和第二波长光的吸收系数； (iac/idc)U?、（iac/idc)lIK>为第一波长光、第二波长光交流量最小值与直流量比值，aAC/ IDC)kHigh、（W%。）lIK，High为第一波长光、第二波长光交流量最大值与直流量比值。
4. 如权利要求1或者2所述血氧饱和度测量方法，其特征在于，所述光子扩散方 程为：IW2#(r)iifl?(r) = -Sfl(r)，其中，c>(r，t)为能流率，SQ(r，t)为源函数，D为扩散系 数，0=[3(11/￡；+1〇]'11￡1为吸收系数，11 /；3为散射系数；所述外推边界条件为： 〇 (P，z=-zb)=0,其中P是指被检测点到光源发射方向的垂直距离，z是指被检测点到光源 入射侧组织界面的距离，zb=2D(l+Reff)Al-Reff)，Reff是光子在介质边界的内反射系数。
5. 如权利要求1或者2所述血氧饱和度测量方法，其特征在于，所述血氧饱和度方程
其中，>为交流量与直流量的比值，，和《，分别为静脉血液和动脉血液的 iDCf!ti 吸收系数，erf%为氧合血红蛋白的光子吸收系数，fff4为还原血红蛋白的光子吸收系 数，H为血球容积计，Vi为红细胞容积，Sa02，Sv02为动脉血氧饱和度和静脉血氧饱和 度；
z0=(ii's+iia)-1，iieff=[3iia(iia+ii' s)]1/2,d为 被测血氧的组织的厚度，为吸收系数，U's为散射系数，zb=2D(l+ReffV(l-Reff)，D= [3 (y' s+ya)r1，Rrff是光子在介质边界的内反射系数。
6. -种血氧饱和度测量装置，其特征在于，包括采集单元、计算单元、第一处理单元和 第二处理单元；所述采集单元用于采集经被测组织作用过的至少两个不同波长的光信号； 所述计算单元用于分别获取所述光信号的光电容积脉搏波信号中的交流量以及直流量；所 述第一处理单元用于根据光子扩散方程和外推边界条件确定血氧饱和度方程；所述第二处 理单元用于根据交流量与直流量比值以及血氧饱和度方程，获取血氧饱和度。
7. 如权利要求6所述的血氧饱和度测量装置，其特征在于： 所述采集单元用于采集经被测组织作用过的第一波长光信号和第二波长光信号； 所述第二处理单元用于根据交流量最大值与直流量比值、交流量最小值与直流量比值 以及血氧饱和度方程，获取血氧饱和度。
8. 如权利要求7所述血氧饱和度测量装置，其特征在于，所述第二处理单元通过下面 血氧饱和度方程组获取血氧饱和度：
其中，为氧合血红蛋白的光子吸收系数，为还原血红蛋白的光子吸收系数，H为血球容积计，Vl_为红细胞容积，Sa02,Sv02分别为动脉血氧饱和度和静脉血氧饱和度；
d为被测血氧的组织的厚度，113为吸 收系数，U's为散射系数，zb=2D(l+RrffV(l-Rrff)，DzUh'+iijr1，Rrff是光子在介质边 界的内反射系数，yeff=[3iia(iia+ii's)]1/2, ?和分别对应第一波长光和第二 波长光的系数。和分别为静脉血液对第一波长光和第二波长光的吸收系 数，.和/^^分别为动脉血液对第一波长光和第二波长光的吸收系数；（IAe/ID。）Imot、 (IAC/IDC)lIK，_为第一波长光、第二波长光交流量最小值与直流量比值，（IAC/IDC)kmgh、（IAC/ID。）IIK，mgh为第一波长光、第二波长光交流量最大值与直流量比值。
9. 如权利要求6或者7所述的血氧饱和度测量装置，其特征在于，所述光子扩散 方程为/0W= -Se(r)，其中，cHr，t)为能流率，&(!，〇为源函数，D为扩 散系数，D=[3(ii's+yjr1，ya为吸收系数，y's为散射系数；所述外推边界条件为： 〇 (P，z=-zb)=0,其中P是指被检测点到光源发射方向的垂直距离，Z是指被检测点到光源 入射侧组织界面的距离，zb=2D(l+Reff)Al-Reff)，Reff是光子在介质边界的内反射系数。
10. 如权利要求6或者7所述的血氧饱和度测量装置，其特征在于，所述血氧饱和度方
其中，#为交流量与直流量的比值，，"和_分别为静脉血液和动脉血液的吸收 1DCMrPa 系数，为氧合血红蛋白的光子吸收系数，erf为还原血红蛋白的光子吸收系数，H为血球容积计，Vi为红细胞容积，Sa02，Sv02为动脉血氧饱和度和静脉血氧饱和度；
?=(y，s+ya"，yeff=[3yaUa+y，s)]1/2,d为 被测血氧的组织的厚度，为吸收系数，U's为散射系数，zb=2D(l+ReffV(l-Reff)，D= [3 (y' s+ya)r1，Rrff是光子在介质边界的内反射系数。
11. 一种氧利用率测量方法，其特征在于，包括如下步骤： S100、利用权利要求1至5任一项所述的血氧饱和度测量方法获取动脉血氧饱和度以 及静脉血氧饱和度； S200、利用下面公式获取氧利用率：
其中OUR为氧利用率。
12. -种氧利用率测量装置，其特征在于，包括权利要求6至10任一项所述的血氧饱和 度测量装置和氧利用率计算装置；所述血氧饱和度测量装置用于获取动脉血氧饱和度和静 脉血氧饱和度；所述氧利用率计算装置用于利用下面公式获取氧利用率：
:中OUR为氧利用率。
13. -种医疗设备，其特征在于，包括权利要求6至10任一项所述的血氧饱和度测量装 置和/或权利要求12所述的氧利用率测量装置。
【专利摘要】本发明涉及医疗器械技术领域，提供一种血氧饱和度的测量方法、血氧饱和度的测量装置、氧利用率测量方法、氧利用率测量装置以及医疗器械。该血氧饱和度的测量方法包括如下步骤：S1、采集经被测组织作用过的至少两个不同波长的光信号；S2、分别获取所述光信号的光电容积脉搏波信号中的交流量以及直流量；S3、根据光子扩散方程和外推边界条件确定血氧饱和度方程；S4、根据交流量与直流量比值以及血氧饱和度方程，获取血氧饱和度。本发明通过引入静脉血氧饱和度，根据光子扩散方程和外推边界条件确定血氧饱和度方程，保证了血氧饱和度测量源头上的科学性，提高了动脉血氧饱和度的测量准确性。
【IPC分类】A61B5-1455
【公开号】CN104605863
【申请号】CN201310542711
【发明人】蒲莉娜, 张元亭, 吴丹, 苏园园
【申请人】中国科学院深圳先进技术研究院
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2013年11月5日