光学模拟器及其系统的制作方法
【专利摘要】一种光学模拟器，用于组织血氧参数校准，该光学模拟器包括中央处理器、光信号接收系统、发光驱动电路、滤光片及挡板，挡板上设有探头固定装置和固定凹槽，固定凹槽中设有若干透光孔，该些透光孔为分别与外部光源和接收器对应的光源透光孔和接收器透光孔，接收器透光孔处布置有所述的滤光片。本实用新型的光学模拟器可以代替血液模型作为血氧仪校准介质，其性能稳定可靠，校准操作中不需要血气分析仪和相关耗材，使用成本低，本实用新型的光学模拟器系统可以通过调整发光强度，方便地模拟各种氧合状态的组织对近红外光的吸收作用，实现对血氧仪测量指标的多参数、多点校准。
【专利说明】光学模拟器及其系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及医疗器械领域，尤其涉及一种用于组织血氧参数校准的光学模拟器。
【背景技术】
[0002]近红外组织血氧参数无损检测技术(Near Infrared Spectroscopy, NIRS)是近20年来逐渐兴起的一项生理参数检测技术，其核心检测指标是组织氧饱和度(Tissue OxygenIndex, T0I)和组织血红蛋白浓度指数(Tissue Hemoglobin Index, THI)。近红外组织血氧参数无损监测仪(以下简称血氧仪)将三种不同波长的光入射到被测组织中，通过测量出射光的强度，获得组织对光的吸收作用，再经过一系列解算过程，最终得到被测组织氧饱和度(T0I，％ )、组织血红蛋白浓度指数(THI)、氧和血红蛋白浓度相对初始值的变化量(A CHb02,mmol/1)、还原血红蛋白浓度相对初始值的变化量(A CHb,mmol/1)和总血红蛋白浓度相对初始值的变化量(A CtHb, mmol/1)。
[0003]为了在生产线上对血氧仪的上述5个测量指标(T01、TH1、A CHb02、A CHb、ACtHb)进行有效校准，我们需要一套稳定、可靠的校准装置。该装置能够方便地模拟出不同氧饱和度的组织对光的不同吸收作用。由于血氧仪的测量指标受光电器件参数波动影响最大，当两台血氧仪的光电器件存在差异时，在该装置上能够得到不同的测量数值。
[0004]现有技术中有采用血液模型校准方法对血氧仪测量参数TOI进行校准。该模型用全血、散射物质与缓冲液按照一定比例调配而成，在近红外波段的光学参数接近于人体组织。操作者可通过向模型中通入氧气和加入还原剂，改变模型的血氧饱和度。操作者可以将血氧仪探头放置在液体模型液面上方测量该模型的血氧饱和度，还可以将模型中的液体抽出一部分，用血气分析仪测量其血氧饱和度。因此，可以用该模型为测试对象，用临床公认精度较高的血气分析仪对血氧仪进行校准。但是这种校准方法存在三个主要问题:
[0005]1.血液模型中的核心成分是人体血液，性质不稳定，无法长期保存，必须在进行校准测试前现场调配，而每次调配所需的人体血液，其指标难以保持一致，所以血液模型校准方法存在操作不便、性能不稳定的缺点。
[0006]2.血液模型校准方法需要一台测量精确的血气分析仪，该设备成本较高，且需要耗材。因此，该校准方法存在成本高的问题。
[0007]3.血液模型中血氧饱和度的调节需要较长时间，所以该校准方法存在操作时间过长的问题。
[0008]现有技术中还有采用常规光学积分球模型校准方法对血氧仪测量参数TOI进行校准，但该方法存在两个主要问题:
[0009]1.该模型装置只能模拟氧饱和度为62%的人体组织对光的吸收作用，也就是只能对血氧仪所测得的TOI在62%这一个点上进行单点校准，更无法对血氧仪测得的其它指标进行校准。
[0010]2.该模型装置无法反映血氧仪的光电器件参数波动给测量结果带来的影响。这意味着，当用其对一台光电器件参数异常的血氧仪进行校准时，其结果仍然是正常值(62% )，这就大大影响了该装置的校准效果。
[0011]因此，为了在生产线上对血氧仪的测量指标进行有效校准，需要一套稳定、可靠、操作简便、成本较低的装置。该装置能够模拟方便地在不同状态间切换，以模拟不同氧合状态的组织对光的不同吸收作用。并且，该装置能够反映血氧仪的光电器件参数波动给测量结果带来的影响。
[0012]因此，针对现有技术中存在的问题，有必要提供一种改良结构的用于组织血氧参数校准的光学模拟器，以满足现有医疗器械的使用需求。
实用新型内容
[0013]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种稳定性好且成本低的光学模拟器及其系统。
[0014]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0015]一种光学模拟器，其包括中央处理器、光信号接收系统、发光驱动电路、滤光片及挡板，所述挡板上设有探头固定装置和固定凹槽，所述固定凹槽中设有若干透光孔，该些透光孔包括光源透光孔和接收器透光孔，所述接收器透光孔处布置有所述的滤光片。
[0016]优选的，在上述光学模拟器中，所述挡板上设有两个不同尺寸的探头固定装置和固定凹槽，所述每个固定凹槽中设有四个透光孔。
[0017]优选的，在上述光学模拟器中，所述两个光源透光孔的中点与两个接收器透光孔排列成一条直线。
[0018]一种光学模拟器系统，其包括血氧仪，所述血氧仪上设有血氧仪探头、光源及接收器，所述光学模拟器系统还包括上述的光学模拟器，所述光学模拟器中的透光孔分别与血氧仪上的光源和接收器对应。
[0019]从上述技术方案可以看出，本实用新型的光学模拟器可以代替血液模型作为血氧仪校准介质，其性能稳定可靠，校准操作中不需要血气分析仪和相关耗材，使用成本低，本实用新型的光学模拟器系统可以通过调整发光强度，方便地模拟各种氧合状态的组织对近红外光的吸收作用，实现对血氧仪测量指标的多参数、多点校准。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本实用新型的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本实用新型光学模拟器系统的框图。
【具体实施方式】
[0022]本实用新型公开了一种光学模拟器，该光学模拟器可以代替血液模型作为血氧仪校准介质，其性能稳定可靠，校准操作中不需要血气分析仪和相关耗材，使用成本低。
[0023]本实用新型还公开了一种光学模拟器系统，该光学模拟器系统可以通过调整发光强度，方便地模拟各种氧合状态的组织对近红外光的吸收作用，实现对血氧仪测量指标的多参数、多点校准。
[0024]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0025]如图1所示，本实用新型公开的光学模拟器包括中央处理器10、发光驱动电路20、光信号接收系统30、滤光片及挡板40。挡板40上设有探头固定装置和固定凹槽，所述固定凹槽中设有若干透光孔，该些透光孔包括光源透光孔和接收器透光孔。所述接收器透光孔处布置有所述的滤光片，滤光片对近红外波段的光子具有较强的吸收作用。所述滤光片包括第一滤光片91及第二滤光片92。
[0026]继续如图1所示，挡板40上设有两个不同尺寸的探头固定装置和固定凹槽，可分别将成人型探头和小儿型探头固定在挡板40的相应位置上。所述每个固定凹槽中设有四个透光孔，该四个透光孔分别为两个光源透光孔601、第一接收器透光孔81及第二接收器透光孔82。第一滤光片91及第二滤光片92分别设于第一接收器透光孔81及第二接收器透光孔82处。两个光源透光孔601的中点与第一接收器透光孔81及第二接收器透光孔82排列成一条直线。
[0027]继续如图1所示，光学模拟器系统包括上述的光学模拟器、血氧仪50，所述血氧仪50上设有血氧仪探头501、光源60及接收器，所述接收器包括第一接收器71及第二接收器72。所述光学模拟器中的两个光源透光孔601分别对应血氧仪50的两个光源60。所述光学模拟器中的第一接收器透光孔81及第二接收器透光孔82分别对应血氧仪50的第一接收器透光孔81及第二接收器透光孔82。
[0028]本实用新型的光学模拟器是采用触摸屏执行操作来实现本装置校准参数和标准指标的切换，从而模拟不同氧合状态的组织对光的衰减作用，操作快捷、简便，可以满足生产线上大批量血氧仪的多参数、多点校准要求。
[0029]本实用新型的光学模拟器可以代替血液模型作为血氧仪校准介质，其性能稳定可靠，校准操作中不需要血气分析仪和相关耗材，使用成本低，本实用新型的光学模拟器系统可以通过调整发光强度，方便地模拟各种氧合状态的组织对近红外光的吸收作用，实现对血氧仪测量指标的多参数、多点校准。
[0030]本实用新型光学模拟器系统的工作原理是:在使用光学模拟器对血氧仪进行校准时，血氧仪探头的光源发出的光经过光源透光孔，被光学模拟器的光信号接收系统接收并转化为电信号，送入中央处理器，中央处理器根据预先设置好的标准血氧参数所对应的的光强值，向发光驱动电路发出指令，使其依次发射3个不同波长的近红外光。该近红外光经过滤光片和光学模拟器挡板上的接收器透光孔，被血氧仪探头上的接收器所接收。血氧仪根据接收到的近红外光信号强度，解算得到当前的血氧参数。校准人员将光学模拟器中的标准血氧参数与血氧仪测得的血氧参数进行比较，即可实现对血氧仪测量指标的校准。
[0031]本实用新型光学模拟器系统的具体检验步骤为(以成人型探头为例):
[0032]S1:用固定装置将探头牢固固定在挡板相应位置上，保证光源和检测器与挡板上的透光孔——对应；[0033]S2:将光学模拟器开关打开，调节校准状态至“TOI”，调节校准指标至“90%” ；
[0034]S3:血氧仪开机进入测量状态；
[0035]S4:在血氧仪上读取测得的TOI数值，并与标准值(90% )进行比较。调节模拟器校准指标至“80%”；
[0036]S5:在血氧仪上读取测得的TOI数值，并与标准值(80% )进行比较；
[0037]S6:依此类推，依次改变模拟器的校准状态和标准指标，然后将血氧仪测量指标与标准值进行比较，定义血氧仪合格标准为:测量指标与标准值相差不超过3%。
[0038]与现有技术相比，本实用新型的光学模拟器及其系统的有益效果包括:
[0039]1、使用光学模拟器代替了血液模型作为血氧仪校准介质，光学模拟器的性能稳定可靠；
[0040]2、使用光学模拟器进行校准时，校准操作中不需要血气分析仪和相关耗材，使用成本低；
[0041]3、只需通过触摸屏对校准装置执行简单操作，即可实现本装置校准参数和标准指标的切换，从而模拟不同氧合状态的组织对光的衰减作用，操作快捷、简便，可以满足生产线上大批量血氧仪的多参数、多点校准要求。
[0042]4、当血氧仪所使用的光学器件参数存在差异时，血氧仪接收到的光强也会发生相应变化，从而影响血氧仪的测量结果，这就使得本发明可以探察出血氧仪的光学器件参数波动给测量结果带来的影响。
[0043]5、可以通过调整发光强度，方便地模拟各种氧合状态的组织对近红外光的吸收作用，实现对血氧仪测量指标的多参数、多点校准。
[0044]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0045]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1.一种光学模拟器，其特征在于:其包括中央处理器、光信号接收系统、发光驱动电路、滤光片及挡板，所述挡板上设有探头固定装置和固定凹槽，所述固定凹槽中设有若干透光孔，该些透光孔包括光源透光孔和接收器透光孔，所述接收器透光孔处布置有所述的滤光片。
2.根据权利要求1所述的光学模拟器，其特征在于:所述挡板上设有两个不同尺寸的探头固定装置和固定凹槽，所述每个固定凹槽中设有四个透光孔。
3.根据权利要求2所述的光学模拟器，其特征在于:所述两个光源透光孔的中点与两个接收器透光孔排列成一条直线。
4.一种光学模拟器系统，其包括血氧仪，所述血氧仪上设有血氧仪探头、光源及接收器，其特征在于:所述光学模拟器系统还包括权利要求1-3任一所述的光学模拟器，所述光学模拟器中的透光孔分别与血氧仪上的光源和接收器对应。
【文档编号】A61B5/1455GK203388866SQ201320435335
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年7月23日 优先权日:2013年7月23日
【发明者】李岳, 祝建平, 王国山 申请人:苏州爱琴生物医疗电子有限公司