专利名称：无创脉率血氧饱和度标定信号仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种标定脉率血氧饱和度监护仪的标准信号仪，特别涉及一种采用光谱测量技术的无创伤脉率血氧饱和度监护仪的标定信号仪。
血氧饱和度是反映人体组织氧供应状况的重要生理参数。采用光谱测量技术的脉率血氧饱和度监护仪测量精度一般为血氧饱和度±3％，脉率±1bpm。其研制、生产和使用中的标定，过去一般是采用抽取人体动脉血样、测量血气分压的方法。这使得标定工作十分困难，很难实现每台监护仪研制、调试和使用中的反复和经常性标定。目前国内外关于此类仪器的标准信号仪的报导或专利还十分少见。只发现有一篇文献上报道美国采用模拟生物血流信号的方法来定期标定西方各国生产厂家的此类仪器，且设备复杂，成本昂贵，具体使用也很不方便。
本实用新型的目的是为了提供一种构造简单、成本低廉、使用方便、采用光谱测量技术的无创伤脉率血氧饱和度监护仪的标定信号仪。
本实用新型的目的是按以下技术方案实现的。备好光电信号转换器、激励信号源、脉率选择逻辑电路、血氧选择逻辑电路、开关稳压电源电路、键盘、显示面板、传感电缆等，在同一块印刷电路板上装有激励信号源和脉率选择逻辑电路及血氧选择逻辑电路，由印制线相联，光电信号转换器通过螺钉固定在印刷电路板上，且用导线与激励信号源、脉率选择逻辑电路、血氧选择逻辑电路相联；开关稳压电源电路用导线与激励信号源、脉率选择逻辑电路、血氧选择逻辑电路、光电信号转换器、显示面板相联；键盘、显示面板通过导线与脉率选择逻辑电路、血氧选择逻辑电路相联，即构成无创脉率血氧饱和度标定信号仪。
光电信号转换器是一个特制的光耦组件模块，由一组砷化镓、镓铝砷二极管和硅探测器组成；光电信号转换器用以将激励电信号转换为幅值、频率和阻抗特性与待标定的脉氧仪的传感器接口相匹配的电信号，起到阻抗匹配、隔离干扰、提高信噪比和信号稳定性的作用。
激励信号源用于驱动光电信号转换器，实现对脉率和血氧饱和度标准的实物仿真模拟；由激励信号电路，专用有源滤波电路、功率放大电路等构成；脉率选择逻辑电路用以选择不同的多组脉率值，由CD4013、CD4011、CD4556和CD4066等数字逻辑芯片及外围电路组成；它接受来自按键的选择信号，经处理后去控制激励信号源产生的脉率值。
血氧选择逻辑电路用以选择不同的多组血氧饱和度值，由CD4011、CD4013、CD4066和CD4556等数字逻辑芯片及外围电路组成；它接受来自按键的选择信号，经处理后去控制激励信号源产生的血氧饱和度值。
开关稳压电源电路为通用的开关稳压电路模块，由变压器、大功率电容、电感和滤波电路组成；它为本信号仪提供±5V和±12V的直流稳压电源；它外接50Hz 220V通用交流电源。
显示面板上采用高亮度发光二极管阵列，按照选择逻辑分别显示用户选择的脉率和血氧饱和度值；键盘则采用自锁或按键阵列，按照选择逻辑和设定的多组脉率及血氧饱和度值，与脉率选择逻辑电路、血氧选择逻辑电路相联完成选择功能。
本实用新型提供了一种标定无创伤脉率血氧饱和度仪的高可靠、高稳定度的标准信号仪；本实用新型由于采用了专用大规模集成电路芯片和优化阻抗滤波电路设计，实现了特殊频率、幅值、波形的稳定可靠输出，实现了对人体脉率、血氧饱和度信号的高精度模拟；由于经过专用光电转换器的信号转换，保证了上述信号与无创脉率血氧饱和度仪的阻抗特性、信号幅值的稳定良好匹配，从而使信号标定过程中工作可靠稳定，屏蔽加强，干扰降低；由于采用了优化的数字逻辑选择电路，以最简的电路和良好的性能，保证了不同信号幅值、幅值比值及频率的选择功能，便于操作且成本低廉。
下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明
图1为本实用新型结构示意图图2为本实用新型电路图参照
图1、图2，备好光电信号转换器2、激励信号源1、脉率选择逻辑电路4、血氧选择逻辑电路7、开关稳压电源电路8、键盘5、显示面板6、传感电缆3，在同一块印刷电路板上装有激励信号源1和脉率选择逻辑电路4及血氧选择逻辑电路7，由印制线相联，光电信号转换器2通过螺钉固定在印刷电路板上，且用导线与激励信号源1、脉率选择逻辑电路4、血氧选择逻辑电路7相联；开关稳压电源电路8用导线与激励信号源1、脉率选择逻辑电路4、血氧选择逻辑电路7、光电信号转换器2、显示面板6相联；键盘5、显示面板6通过导线与脉率选择逻辑电路4、血氧选择逻辑电路7相联，即构成无创脉率血氧饱和度标定信号仪。
光电信号转换器2是一个特制的光耦组件模块，由一组砷化镓、镓铝砷二极管和硅探测器组成；光电信号转换器用以将激励电信号转换为幅值、频率和阻抗特性与待标定的脉氧仪的传感器接口相匹配的电信号，起到阻抗匹配、隔离干扰、提高信噪比和信号稳定性的作用。
激励信号源1用于驱动光电信号转换器2，实现对脉率和血氧饱和度标准的实物仿真模拟；由激励信号电路，专用有源滤波电路、功率放大电路等构成；激励信号电路由新型大规模标准集成信号电路芯片MAX038和优化设计、性能良好的外围电路、精调的外围阻抗值组成，可保证信号标定仪激励信号的高精度和高稳定度；专用有源滤波电路采用集成运放芯片LM358，因而减少了干扰信号；采用功率运算放大器L165等构成功率放大电路。
脉率选择逻辑电路4用以选择不同的多组脉率值，由CD4013、CD4011、CD4556和CD4066等数字逻辑芯片及外围电路组成；它接受来自按键的选择信号，经处理后去控制激励信号源1产生不同的脉率值。
血氧选择逻辑电路7用以选择不同的多组血氧饱和度值，由CD4011、CD4013、CD4066和CD4556等数字逻辑芯片及外围电路组成；它接受来自按键的选择信号，经处理后去控制激励信号源产生不同的血氧饱和度值。
开关稳压电源电路8为通用的开关稳压电路模块，由变压器、大功率电容、电感和滤波电路组成；它为本信号仪提供±5V和±12V的直流稳压电源；它外接50Hz 220V通用交流电源。
显示面板6采用高亮度发光二极管阵列，按照选择逻辑分别显示用户选择的脉率和血氧饱和度值；键盘则采用自锁或按键阵列，按照选择逻辑和设定的多组脉率及血氧饱和度值，与脉率选择逻辑电路4、血氧选择逻辑电路7相联，完成选择功能。传感电缆3采用七芯屏蔽电缆。
本实用新型具体工作过程如下仪器通过传感电缆3与待标定脉氧仪相联接后，先给脉氧仪通电，再给本仪器通电，此时开机工作。本仪器给出的血氧饱和度值和脉率分别为较高的一组值，如需调整，两个参数通过按键可以分别独立地选调，这样给进脉氧仪的四种电信号分别为VRAC、VRDC、VIRAC、VIRDC，这里VRAC表示模拟红光照射人体组织后光吸收度变化的交流电压信号，其余类似，DC表示直流，AC表示交流，R表示红光，IR表示红外光；于是由(1)式可以得到稳定的血氧饱和度值S＝(VRAC/VRDC)/(VIRAC/VIRDC)(1)以上交流信号的频率代表脉率。
由于标定信号仪的高稳定度和高精度，可以保证各组标定值的精度优于脉氧仪工作精度2～3倍。
权利要求1.一种无创脉率血氧饱和度标定信号仪，包括开关稳压电源电路[8]、键盘[5]、显示面板[6]、传感电缆[3]，其特征是所述的无创脉率血氧饱和度标定信号仪还包括激励信号源[1]、光电信号转换器[2]、脉率选择逻辑电路[4]、血氧选择逻辑电路[7]，在同一块印刷电路板上装有激励信号源[1]、脉率选择逻辑电路[4]及血氧选择逻辑电路[7]，由印制线相联，光电信号转换器[2]通过螺钉固定在印刷电路板上，且用导线与激励信号源[1]、脉率选择逻辑电路[4]、血氧选择逻辑电路[7]相联；开关稳压电源电路[8]用导线与激励信号源[1]、脉率选择逻辑电路[4]、血氧选择逻辑电路[7]、光电信号转换器[2]、显示面板[6]相联；键盘[5]、显示面板[6]通过导线与脉率选择逻辑电路[4]、血氧选择逻辑电路[7]相联。
2.如权利要求1所述的无创脉率血氧饱和度标定信号仪，其特征是所述的光电信号转换器[2]是一个特制的光耦组件模块，由一组砷化镓、镓铝砷二极管和硅探测器组成。
3.如权利要求1所述的无创脉率血氧饱和度标定信号仪，其特征是所述的激励信号源[1]由激励信号电路、专用有源滤波电路、功率放大电路联接构成。
4.如权利要求1所述的无创脉率血氧饱和度标定信号仪，其特征是所述的脉率选择逻辑电路[4]由CD4013、CD4011、CD4556和CD4066数字逻辑芯片及外围电路组成。
5.如权利要求1所述的无创脉率血氧饱和度标定信号仪，其特征是所述的血氧选择逻辑电路[7]由CD4011、CD4013、CD4066和CD4556数字逻辑芯片及外围电路组成。
专利摘要本实用新型涉及一种标定脉率血氧饱和度监护仪的标准信号仪，特别涉及一种采用光谱测量技术的无创伤脉率血氧饱和度监护仪的标定信号仪；本实用新型由激励信号源[1]、光电信号转换器[2]、脉率选择逻辑电路[4]、血氧选择逻辑电路[7]、传感电缆[3]、显示面板[6]、键盘[5]和开关稳压电源电路[8]组成；本实用新型实现了激励信号源的优化设计、信号输出接口匹配和数字逻辑选择电路，从而保证了本标准信号仪的测试精度、可靠性、抗干扰性，成本低廉，使用方便，可广泛应用于研制、生产、检测和使用无创脉率血氧饱和度监护仪的领域。
文档编号A61B5/00GK2258379SQ96244460
公开日1997年7月30日 申请日期1996年12月12日 优先权日1996年12月12日
发明者杨建新, 许运磊, 王巍, 赵采凡, 杨庭楣, 王家光 申请人:北京美迪森机电研究所