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指夹式脉搏血氧仪是通过测量动脉搏动期间光吸收量的变化,以无创方式测量血氧饱和度和脉率的医用计量器具。在医疗机构多用于对病人生命体征的检测,也是多参数监护仪的一项关键参数,应定期进行检测确认计量性能。目前与该检测项目相关的技术规范主要有:JJG(粤)014-2010《医用多参数监护仪》检定规程、JJG(新)12-2014 《多参数监护仪》检定规程、[url=https://www.baidu.com/link?url=ujzCr9WfhTZh1U6XttSWxsRLM7E1hwAODALnCLCqGGuw0GEpapELiFMXiqbrzlmkilY6vrvPYfUKa21f5oK0IG78hGh0V8p9loFaHGxn-Ai&wd=&eqid=b5ed4dfd000bfb6b000000025da726f8][color=#434343]JJG([/color][color=#434343]闽) 1038-2011[/color][color=#434343] 《多参数监护仪》检定规程[/color][/url]、JJF(沪)5-2015《脉搏血氧计》校准规范 、[url=https://www.baidu.com/link?url=VmBMSozjIw2sB_fkfknlroqDnkxCVKd7g4fDNMWhkJi7FROQFT4AXibH7HD78c1B&wd=&eqid=a310e6b000079b64000000025da729bc][color=#434343]JJF([/color][color=#434343]京) 31-2003[/color][color=#434343]《脉搏血氧计 ([/color][color=#434343]试行)[/color][color=#434343]》校准规范 [/color][/url],均为地方性检定规程或校准规范,而且全部采用血氧饱和度模拟器作为检定或校准的主要检测设备。常见的血氧饱和度模拟器包括:FLUKE Index2血氧饱和度模拟器、SURPASS-A型反射式血氧饱和度模拟器、ProSim 8型病人模拟器等检测设备。该类检测设备只有在输出曲线与脉搏血氧仪预制的检测曲线相吻合的情况下,输出的参考值才能与脉搏血氧仪的测量结果进行比较。而对于血氧饱和度模拟器因曲线种类多样,且曲线不可知,仅能在使用中选择预置的曲线种类,模拟器提供的标准曲线是否准确无法验证,所以在时间检定、校准中该项目并没有严格的溯源关系。所以目前颁布执行的检定规程、校准规范虽然归定了血氧饱和度模拟器的测量范围和允许误差,但实际的检测结果却并不可靠,或部分规程直接回避了此项问题,不对脉搏血氧仪的准确度进行检定、校准,仅对测量重复性做出要求。如JJG(粤)014-2010《医用多参数监护仪》检定规程要求如下:[img=,355,181]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/10/201910171359353146_2762_1638093_3.png!w355x181.jpg[/img]而血氧饱和度是一项重要的人体特征指标,正常应不低于94%,在94%以下为供氧不足。医疗机构使用脉搏血氧仪对病人的血氧饱和度进行实时监控,本意是通过对病人血氧饱和度的定量监控,掌握病人的生命体征状态,而目前执行的检定规程、校准规范,恰恰在对血氧饱和度测量误差的检定、校准方面存在不足。改进指夹式脉搏血氧仪检测的建议:1、指夹式脉搏血氧仪因不在《国家计量检定系统表》内,根据计量检定必需依据《国家计量检定系统表》进行的要求,该项目不适合通过检定的方式溯源,不应制定检定规程,或在检定规程中加入该项目。而是采用校准的方式确认脉搏血氧仪的计量性能。2、用于脉搏血氧仪检测使用的血氧饱和度模拟器目前没有严格的检定方法、校准方法,无法溯源,所以在无法确定准确度的情况下,应考虑检测结果的一致性。通过组织实验室间集中比对的方式,确定用于脉搏血氧仪校准使用的血氧饱和度模拟器各条检测曲线的参考值,每台模拟器在校准脉搏血氧仪时均向参考值修正,实现校准结果的一致性。[color=#434343]3[/color][color=#434343]、血氧饱和度模拟器的校准应由批准校准规范执行的机构组织执行,并通过建立计量标准的方式对脉搏血氧仪的校准工作进行管理,保证一定范围内脉搏血氧仪的校准结果的一致性。[/color]
本文介绍一种用单片机制作的脉搏测量仪,只要把手指放在传感器内,很快就可以精确测出每分钟脉搏数,测量的结果用三位数字显示出来。 电路工作原理 电路原理见附图。电路由传感器电路、信号放大和整形电路、单片机电路、数码显示电路等四部分组成。file:///C:/Documents%20and%20Settings/Administrator/Local%20Settings/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/O9EZM3GH/20100418141025_4599.jpg传感器由红外线发射二极管和接收二极管组成,测量原理如下:将手指放在红外线发射二极管和接收二极管之间,血管中血液的流量随着心脏的跳动变化,由于手指放在光的传递路径中,血管中血液饱和度的变化将引起光的传递强度变化,此变化和心跳的节拍相对应,因此红外接收二极管的电流也跟着心跳的节拍改变,使得红外接收二极管输出与心跳节拍相对应的脉冲信号。该脉冲信号经F1~F3、R3~R5。C1、C2等组成的低通放大器放大,F4、R6、R7、C3组成的放大器进一步放大后,送给由F5、F6、RP1、R8等组成的施密特触发器整形后输出,作为单片机的外部中断信号。电路中的可变电阻RP1用来调整施密特触发器的阈值压。 IC2、X1、R10、C5等组成单片机电路。单片机对由P3.2输入的脉冲信号进行计算处理后,送到数码管显示。发光二极管VD3作脉搏测量状态显示,脉搏每跳动一次,VD3点亮一次。 三只数码管VT1~VT3、R12-R21等组成数码显示电路。本机采用动态扫描显示方式,使用共阳数码管,P3.3~P3.5口作三只数码管的动态扫描位驱动码输出,通过三极管VT1-VT3驱动数码管。P1.0-P1.6口作数码管段码输出。 软件设计 程序用C语言编写,由主程序、外部中断服务程序、定时器TO中断服务程序、延时子程序等模块组成。主程序主要完成程序的初始化。外部中断0服务程序由测量、计算、读数等部分组成。定时中断服务程序由计时、动态扫描显示、无测试信号判断等部分组成。程序中用变量n对时间计数,用变量m对脉搏脉冲信号个数计数。 从P3.2口输入的与脉搏相对应的脉冲信号作为外部中断0的请求中断信号,外部中断采用边沿触发的方式。由于脉冲信号的频率很低,所以不适宜用计数的方法进行测量,故而采用测脉冲周期的方法进行测量,即用脉冲来控制计时信号,通过计时数计算出脉冲周期,再由脉冲周期计算出频率,从P3.2口每输入一次脉冲信号就能显示一次脉搏数。 定时器TO的中断时间为5ms,每中断一次计时变量n加1,因此计时的基本单位为5ms,例如一个脉搏脉冲周期对应的n值为240,则对应的时间为1.2s,由此可得每分钟脉搏数为50。如果n的值达到2000,即10秒钟仍没有发生外部中断,则表示没有脉搏脉冲信号输入,于是n被清零,测量结果显示也为0。 读数采用三位数码显示。定时器TO每中断一次显示一个位,因此3次中断就可以刷新一次数据,即15ms刷新一次数据。安装与调试 传感器的制作是一个关键。可将红外线发射二极管和接收二极管分别固定在一个塑料夹子的两侧,用时只需将夹子夹在手指上即可。制作时注意保证红外线接收二极管在使用时不要受到外界光线的干扰。 调试的主要工作是通过对RP1的调节来调整电路的灵敏度,RP1的阻值越小灵敏度越高,反之灵敏度越低。调试时可通过VD3的发光状态进行观察,如果脉搏跳动时VD3不跟随发光,则说明灵敏度偏低,不易检测到脉搏信号;如果在没有脉搏跳动时VD3偶尔也点亮发光,说明灵敏度偏高,容易受到干扰。
POCT仪器之——便携红外人体血氧饱和度监测仪揭秘 随着电子技术和传感器技术的发展,医院许多大型检测仪器实现了小型化,护士常常进行床边检测(又称“即时检验”Point-of-care Testing,POCT)。 人体除心率、血压、呼吸频率和温度外,脉搏血氧(PO)被认为是排在第5位的最关键健康状况指标。血红蛋白(Hb)是血细胞的重要组成部分,它负责将氧气从肺部输送到身体的其它组织。血红蛋白在任一时刻所含的氧气量被称为氧饱和度。氧饱和度以百分比表示,它是血红蛋白的含氧量与血红蛋白携氧能力之比。血氧饱和度是反映人体呼吸功能及氧含量是否正常的重要生理参数,它是显示人体各组织是否健康的一个重要生理参数,严重缺氧会直接导窒息、休克、死亡等悲剧的发生。 人体血氧饱和度仪应用在以下几个方面:病人在急救和转运过程中、消防抢险、高空飞行必须监测血氧;心脏病、高血压、糖尿病人,特别是老人都会有呼吸方面的问题,监测血氧指标可很好地了解自己的呼吸、免疫系统是否正常,血氧饱和度已成为普通家庭日常监测的重要生理指标;医护人员在查房和出诊是也将血氧作为必监测项目,使用数量有压过听诊器的趋势;呼吸疾病患者特别是长期打鼾的、使用呼吸机和制氧机的患者,在日常生活中使用血氧仪来监测治疗效果;户外动者、登山爱好者、体育运动者在运动时都使用血氧仪,及时知道自己的身体情况,并采取必要的保护措施。下面将市售的一款便携式人体血氧饱和度监测仪进行解析,揭开内部结构的神秘面纱。一、外观 血氧仪像一个大夹子:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170137_482364_1807987_3.jpg电池仓在背面,使用两只7号电池。该仪器非常省电,不使用8秒钟后自动关机,两节电池可用30小时:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170137_482365_1807987_3.jpg手指槽的上端有发射窗,下端有光信号接收窗:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170137_482366_1807987_3.jpg将手指放进去,几秒钟后,显示出血氧饱和度、脉搏值:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170137_482367_1807987_3.jpg二、系统结构原理便携式人体血氧饱和度监测仪结构原理见下图,开机后,电源提供1.8V和3V、12V三组直流电给电路使用,嵌入式微处理器(MCU)向光头驱动电路发出控制信号,使双发光二极管(红光、红外光)交替发出调制光,该两组光线穿过手指,被另一面的光电池接收,信号通过前置放大、整理电路,输入MCU进行分析、计算,结果由LED数字显示板显示出来。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410271513_520299_1807987_3.jpg血氧饱和度监测原理:无创脉搏血氧饱和度测量是以朗伯 - 比尔定律,血液中还原血红蛋白 (Hb )和氧合血红蛋白(HbO2 )对光的吸收特性不同为基础的。通过两种不同波长的光(660nm红光和940nm近红外光)分别照射人手指组织后,再由光电检测器转换成电信号。在该波长处,氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸收差别较大,组织中的其他成分吸收光信号是恒定的, 经过光电检测器后得到直流分量 DC,而动脉血中的 HbO2 和Hb对光信号的吸收是随着脉搏搏动作周期性变化, 经过光电检测器后得到交流分量 AC, 由于 HbO2 和 Hb对同一种光线的吸收率各不相同, 微处理器计算所吸收的这两种光谱的比率,并将结果与存在存储器里的饱和度数值表进行比较,从而得出血氧饱和度。三、拆解主电路板可用指甲从上端缝隙处,将上盖分开:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170138_482369_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170138_482370_1807987_3.jpg电路板正面的元件不多,显示采用LED数字显示板,占据了电路板主要面积:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410271514_520300_1807987_3.jpg电路板上的集成电路ULN2003A,74HC164:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170138_482372_1807987_3.jpgULN2003A是高耐压、大电流反相器,内部由七个硅NPN 达林顿管组成的驱动芯片,电路框图如下:[im