血氧探头的制作方法

本实用新型实施例涉及医疗技术领域，尤其涉及一种血氧探头。

背景技术：

血氧探头是目前医疗领域的血氧监测中常用的耗材之一，类似心电电极、脑电电极等都是监测危重病人和手术病人的心电波形信号和麻醉深度的重要部件，传统的血氧探头或者说脑电电极都是单个极点的形式，电极外形比较简单，但是由于电极的数量比较多，而且还要和相关的监测设备具备一一对应的关系，因此使用起来比较繁琐。近些年来有越来越多的多个电极点的人体电极的出现，一个电极就实现了多点测量的目的，只需将电极的接头连接到相应的监测设备上即可。多参数监护仪和各类监测设备的品牌以及种类繁多，各个品牌和型号的参数仪之间相匹配的血氧探头的电气参数也有偏差(如电极距离和电极阻抗等)，往往是A厂家血氧探头的电气参数和B厂家血氧探头的电气参数上存在着偏差，将对A厂家的血氧探头和B厂家的血氧探头兑换时，就会对测试结果的准确性产生较大偏差。

因此，本实用新型提供一种血氧探头，用以克服现有人体电极因为电气参数的差异造成的匹配性误差的问题，减小测试结果的准确性的偏差。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例所解决的技术问题之一在于提供一种血氧探头，以克服现有人体电极因为电气参数的差异造成的匹配性误差的问题，减小测试结果的准确性的偏差。

本实用新型实施例提供一种血氧探头，其包括：RFID标签、光电发射接收结构、连接端口，所述RFID标签用于存储所述血氧探头的相关信息，所述光电发射接收结构用于实时监测人体血氧信号，输出电信号并通过连接端口和外部设备相连接。

可选地，在本申请的一实施例中，所述光电发射接收结构由光电发射管和光电接收管组成。

可选地，在本申请的一实施例中，所述光电接收管接收所述光电发射管发出且被人体反射回的光线；

可选地，在本申请的一实施例中，所述光电接收管以及光电发射管以对光的形式形成光线发射接收对管结构。

可选地，在本申请的一实施例中，所述光电发射管包括不少于2个光电发射单元，每个光电发射单元发射出的光线具有不同的波长。

可选地，在本申请的一实施例中，2个所述光线发射单元中一个为红光LED发射管，另外一个为红外光LED发射管。

可选地，在本申请的一实施例中，所述RFID标签内部存储了所述光电发射单元的峰值波长。

可选地，在本申请的一实施例中，所述RFID标签内存储了光电接收管的峰值波长、频率截止范围。

可选地，在本申请的一实施例中，所述RFID标签内存储了血氧探头的唯一性ID，所述唯一性ID用作不同所述血氧探头之间进行区分。

可选地，在本申请的一实施例中，所述RFID标签内存储了匹配密码，用于当血氧探头和外部设备配合使用时的握手标识。

附图说明

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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例血氧探头示意图；

图2为不同血氧浓度对光线的吸收率曲线；

图3为前端血氧采集模块结构图；

图4为光电发射管的头尾相连结构示意图。

具体实施方式

当然，实施本实用新型实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型实施例保护的范围。

血氧探头是目前医疗领域的血氧监测中常用的耗材之一，类似心电电极、脑电电极等都是监测危重病人和手术病人的心电波形信号和麻醉深度的重要部件，传统的血氧探头或者说脑电电极都是单个极点的形式，电极外形比较简单，但是由于电极的数量比较多，而且还要和相关的监测设备具备一一对应的关系，因此使用起来比较繁琐。近些年来有越来越多的多个电极点的人体电极的出现，一个电极就实现了多点测量的目的，只需将电极的接头连接到相应的监测设备上即可。多参数监护仪和各类监测设备的品牌以及种类繁多，各个品牌和型号的参数仪之间相匹配的血氧探头的电气参数也有偏差(如电极距离和电极阻抗等)，往往是A厂家血氧探头的电气参数和B厂家血氧探头的电气参数上存在着偏差，将对A厂家的血氧探头和B厂家的血氧探头兑换时，就会对测试结果的准确性产生较大偏差。

因此，亟待提供一种解决方案，用以克服现有血氧探头因为电气参数的差异造成的匹配性误差和制造成本偏高的问题，通过设计一种血氧探头，达到提高不同血氧探头互相之间的准确匹配，同时又能降低血氧探头的生产成本的效果。随着技术的发展，有带有存储功能的血氧探头的出现，会适当的提高血氧探头的精度，并对血氧探头的成本进行了部分的优化，但是由于存储单元的引脚需要外部引出，因而又增加了血氧探头的连接端口的连接线数量，导致连接端口体积变大，又造成了小幅的成本升高，所以虽然对原来的成本有优化，但是优化幅度有限。下面结合本实用新型实施例附图进一步说明本实用新型实施例具体实现。

如图1所示，为本实用新型实施例中的血氧探头的示意图，其主要包括RFID标签102、光电发射接收结构101、连接端口103，同时以上三部分全部嵌入在基衬材料105上面。其中，所述RFID标签用于存储所述血氧探头可确定的血氧探头所选择的光电发射接收结构的电气特性关系，所述光线发射接收结构用于实时检测光线透过人体的光电流，并根据所述RFID标签上存储的光电发射接收结构的电气特性关系确定实时检测到的光电流对应的参考人体血氧。

当该血氧探头配合外部设备进行使用的时候，需要外部设备具有读取RFID功能，连接端口103连接到外部设备之后，外部设备读取RFID标签102中的探头的相关的信息数据，从而能根据信息数据对测量得到的光电流信号进行调整，从而得到更加准确的血氧值。

人体所消耗的氧主要来源于血红蛋白(在正常的血液中存在四种血红蛋白：氧合血红蛋白(HbO2)、还原血红蛋白(Hb)、碳氧血红蛋白(CoHb)、高铁血红蛋白(MetHb)。其中与氧气做可逆性结合的是还原血红蛋白，与氧气不相结合的是碳氧血红蛋白和高铁血红蛋白。)所携带的氧。通常称血液中氧含量即指血液中氧合血红蛋白的多少，用血氧饱和度这个物理量来描述血液中氧含量的变化。基础研究表明，氧合血红蛋白和去氧合血红蛋白对不同波长入射光有着不同的吸收率，如图2所示，为不同血氧浓度对光线的吸收率曲线。而皮肤肌肉、骨骼、静脉血等其他组织对光的吸收是恒定不变的。当用两种特定波长的光线照射组织时，运用朗博比尔定律并根据血氧饱和度的定义即可推出动脉血氧饱和度的公式。

如图3为对血氧的光电信号采集的前端血氧采集模块结构图，图中Cpd为接收经过人体后光线的光电接收管，后续电路为将光电接收管的光电流信号进行处理的电路。具体地，如图3所示，其包括Rx，即为光电接收管；Cf、Rf和OP1组成电流转电压放大电路，将光电二极管两端的电流转换为差分放大电压，Ri、Rg和OP2放大器组成二级电压放大电路；其工作的过程如下：

光电接收管产生的光电流比较小，经过Rf在OP1一端形成电压信号，该级电路主要实现从电流信号到电压信号的转换，同时Cf和Rf组成一定的滤波网络，能对带外的噪声产生一定的限制，该级运放主要要求噪声比较低，从而不影响原始信号的信噪比。Ri、Rg和OP2放大器组成的二级电压放大电路主要用于将前级电流转电压电路生成的微弱电压信号进行放大，产生信号VDIFF,使得输出信号VDIFF电压范围满足后级ADC的电压输入范围，同时Rg是阻值可变的数字电位器，通过调整Rg的值可以调整第二级放大电路的增益，从而改变输出信号的电压幅值。

I＝I0e^-5(λ)cd (1)

其中Io为入射光光强，ε(λ)为吸光介质的吸光系数，c为介质的浓度以及d为光穿过介质的长度距离，I为反射光光强

公式(2)中，T为透射度，那么从(2)变形就可以得到下列公式中的光吸收系数A：

A＝-1n(T)＝ε(λ)cd (3)

当一束光通过吸光介质后，光强会发生变化，变化后的吸光系数A为ΔA，如果假设两束光通过的介质一样，且行程相等，且光穿过介质的长度距离Δd相等，可以消除，那么不同波长的红光与红外光的比例吸光系数如下：

其中R代表的是红光(红光还可以为与上述红外光不同波长的另一红外光)，IR代表的是红外光，αP表示脉搏的吸光度。

公式(4)中的两种光的比值被定义为Ros即，

那么不同波长的两束光通过介质后变化的透射系数ΔT为

从公式(3)中可以得出通过取得自然对数，可以获得透射系数，那么ΔT可以被改写为：

所以，从两种不同光的透射系数可以获得两种光互相相关的光吸收比例系数Ros，即

所以，最终血氧浓度的系数可以从Ros在不同血氧浓度下的值中拟合获得。

具体地，本实施例中，所述光线发射接收结构包括：光电发射单元以及光线接收单元，所述光电发射单元用于发射光线，所述光线接收单元用于接收所述光电发射单元发出并且经过人体后的光线。

通常情况下，光电发射单元会发出来两束不同波长的光线，光线接收单元接收到两束不同波长的光线后，会根据不同波长的光线与人体血氧的相关性曲线拟合成血氧值。但是目前市面上的光电发射管分为多个系列，有915um、945um、890um等多种不同的系列，而不同的系列所对应的拟合曲线也不相同，如果将915um的光电发射接收结构连接到需要连接945um的发电发射接收结构的设备上，则会因为波长发生偏移而导致最终测量的血氧值出现错误。在这样的前提下，如果使用的医护人员在不知情的情况下，就会采取错误的处理方式，从而最终会对患者的生命安全造成极大地威胁。

具体地，在本实施例中，将光电发射接收结构对应系列特性直接存储在RFID标签中，那么当该血氧探头连接到设备上时，由设备读取该血氧探头的RFID标签中的特征信息，根据特征信息选择对应的拟合曲线，最终确保血氧探头的准确使用和血氧测量的安全。

具体地，如图1中所示，在本实施例中，所述光电接收管接收所述光电发射管发出且被人体反射回的光线。将整个血氧探头粘贴在人体的额头等具有反射面的部位，光电接收管即可接收所述光电发射管发出且被人体反射回的光线，通过光线的拟合从而最终确定人体的血氧数值。该种方式主要适合于不适宜通过透射的方式进行血氧测量的场景，比如在手术过程中，如果指夹式的透射式测量血氧的方式，则手术过程中会因为手术等原因容易脱落，而采用反射的方式的血氧探头，则可以粘贴在患者头部，即便是血氧探头脱落的时候，也可以通过及时更换调整，从而保证血氧测量的持续性。

具体地，在本实施例中，所述光电发射单元的数量为2个，2个所述光电发射单元发射出的光线具有不同的波长，LED发射接收对管的发射管是两个不同波长的LED。具体地，2个所述光电发射单元中一个为红光LED发射管，另外一个为红外光LED发射管，2个所述光电发射单元以头尾相接的形式连接。所述光线接收单元的频率截止范围覆盖光电发射单元的发射光线的峰值波长。

具体地，在另外一个实施例中，所述光电发射单元的数量可以达到3个，3个所述光电发射单元发射出的光线具有不同的波长，因此对于评估血氧值而言的数据维度就会更多，计算的就会更加准确。

对应地，所述RFID标签内存储了光电发射单元以及光线接收单元的峰值波长以及频率截止范围。

具体地，在本申请的一实施例中，还包括：驱动电路，所述驱动电路通过控制驱动电流的流向，使得所述红光LED发射管、红外光LED发射管单独进行光线的发射。

具体地，在本申请的一实施例中，所述RFID标签内存储了血氧探头的唯一性ID，所述唯一性ID用作不同所述血氧探头之间进行区分。

为此，本实施例中，在不增加成本或者尽可能的低成本实现，通过将每个血氧探头的电气参数值存储在RFID标签中，从而对该血氧探头的实际电气参数值进行修正和校准，从而对实时检测到的人体血氧对应的参考人体血氧进行修正和校准，既提高了血氧探头的精度，同时解决了不同厂家血氧探头的匹配问题，另外，也会解决同一批次血氧探头存在电气参数匹配的问题，从而使得同一批次所有的血氧探头均可用，进而降低了血氧探头的生产成本。

如图2所示，为不同血氧浓度对光线的吸收率曲线。而皮肤肌肉、骨骼、静脉血等其他组织对光的吸收是恒定不变的。当用两种特定波长的光纤照射组织时，运用朗博比尔定律并根据血氧饱和度的定义即可推出动脉血氧饱和度的公式。

具体地，本实施例中，所述LED发射接收对管包括LED发射管和LED接收管。当LED发射管的光经过人体时，LED接收管就会因为人体的血氧的变化而接收到不同规律的电信号，从而可以根据接收到光电信号计算人体的血氧值。

具体地，本实施例中，LED发射接收对管的发射管是两个不同波长的LED，并且以头尾相接的形式连接。如图4所示，包括DP1是发射波长为红光波段的LED，DP2是发射波长为红外光波段的LED，右端LED Driver是LED发射接收对管的驱动电路，两个LED的方向相反，当驱动电路的驱动电路是正向时(电流从左流向右端)，DP1开始发光，整个LED两端的电压是正电压，当驱动电路的驱动电路是反向时(电流从右流向左端)，DP2开始发光，整个LED两端的电压是负电压，当DP1和DP2都关闭的时候，LED两端的电压为0。

具体地，本实施例中，如图2所示，红光LED和红外光LED都有各自的频率范围，实际测量过程中，要结合红光和红外光经过人体的电流来计算血氧值，因此所述LED接收管的频率截止范围覆盖发射管的两个峰值波长。

具体地，本实施例中，如图2所示，计算人体血氧数值时，红光LED和红外光LED的峰值波长不同，在计算最终的血氧数值时会采用不同的参数值或拟合曲线，目前市面上的便有不同波长的血氧探头，针对该不同波长的血氧探头的R曲线也是不同的，因此所述RFID标签内存储了LED接收管的光电响应参数曲线或者是LED发射管的峰值波长。

具体地，本实施例中，所述RFID标签内存储了监测探头的唯一性ID，可以用作不同监测探头之间的区分标准。

在上述实施例的基础上，所述RFID标签上还存储有所述血氧探头的唯一性ID，所述唯一性ID作为单个血氧探头的身份证ID号。在实际使用场景下，多个探头同时使用时，可以根据探头的ID号来判断该探头是属于那一类型的血氧探头，比如反射式血氧探头、透射式血氧探头。有或者根据其ID号来判断该探头是不同的病人之间区分，同时也可以作为同一个病人的不同身体部位的区分特征。进一步地，所述RFID标签内还存储密码算法，用于所述血氧探头和外部设备间进行匹配和识别。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。