一种血氧仪和指环型脉搏血氧仪制造技术

一种血氧仪，包括光源、光子晶体、光探测器和数据处理模块；光源包括三个LED阵列，三个LED阵列分别发射波长为650nm、805nm和930nm的光信号；光子晶体设于光探测器前方，光源发射的光信号通过光子晶体后入射至光探测器；光探测器用于检测入射至其表面的光信号；数据处理模块和光探测器连接，数据处理模块进行信号处理得到血氧数据。上述血氧仪，采用LED阵列作为光源，可以降低系统对LED稳定性的要求，并提高测量准确度。通过在光探测器前设置光子晶体，可以利用其频率选择特性过滤不属于所用三个LED阵列的波段的光，降低外界环境光对测量结果的影响，使检测结果更为精确。此外还提供一种体积小，佩戴舒适，测量准确的指环型脉搏血氧仪。

A Kind of Blood Oxygen Meter and Finger Ring Pulse Oxygen Meter

【技术实现步骤摘要】
一种血氧仪和指环型脉搏血氧仪
本专利技术涉及血氧测试
，尤其涉及一种血氧仪和指环型脉搏血氧仪。
技术介绍
血氧饱和度反映血液中含氧量的多少，是检测人体健康的重要生理参数。目前，以朗伯比尔定律为基础的无创血氧测量方法分为透射式与反射式。其原理都是根据氧合血红蛋白与还原血红蛋白对光的吸收差异，采取双波长或者多波长光入射到人体组织上，通过光探测器探测出射光，经过一系列的公式计算，得到人体血氧饱和度。根据信号接收处理方式的不同，又分为电路处理法和动态光谱法。电路处理法利用光电转换得到随动脉搏动而变化的信号，经过一系列放大、滤波、交直流分离等得到血氧饱和度；动态光谱法通过提取多波长下血液的吸光度，利用动脉充盈与动脉收缩时吸光度的变化，运算得到血氧饱和度。随着科学技术和社会经济的发展，脉搏血氧仪已经发展出台式、指夹式、腕表式等并不断向小型化、无线化、便携化发展。目前使用最广泛的血氧仪为双波长透射式指夹型血氧仪，存在如下缺点：1、每种波长只有一个LED，对LED稳定性要求高。2、测量结果易受到外界环境光干扰。3、外形为指夹型，不能适合所有个体，会对手指造成挤压，不仅降低了佩戴血氧仪的舒适度从而使其不能长期佩戴，挤压带来的血管中的血量变化也会影响血氧测量的准确度。
技术实现思路
鉴于此，有必要提供一种可长期佩戴、稳定、受外界光干扰小的血氧仪和指环型脉搏血氧仪。一种血氧仪，包括光源、光子晶体、光探测器和数据处理模块；所述光源包括三个发射不同波长光信号的LED阵列；所述光子晶体设于所述光探测器前方，所述光源发射的光信号通过所述光子晶体后入射至所述光探测器；所述光探测器用于检测入射至其表面的光信号，并将所述光信号转换为电流信号；所述数据处理模块和所述光探测器连接，所述数据处理模块用于接收所述光探测器发送的所述电流信号，并将所述电流信号进行处理得到血氧数据。其中一个实施例中，三个所述LED阵列分别发射波长为650nm、805nm和930nm的光信号。在其中一个实施例中，所述数据处理模块包括信号处理模块，所述信号处理模块用于将所述电流信号转换为电压信号进行处理并发送至计算机，所述计算机根据所述电压信号计算出血氧数据。在其中一个实施例中，所述信号处理模块将所述电流信号转换为电压信号进行处理的操作为：所述信号处理模块将所述电流信号转换为电压信号后进行放大滤波、直流偏置和与非门反相处理。在其中一个实施例中，所述数据处理模块还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块和所述信号处理模块连接，所述蓝牙模块用于将所述信号处理模块处理后的电压信号发送至计算机。在其中一个实施例中，所述光子晶体包括周期性排列的具有不同介电常数的物质，且所述光子晶体中具有点缺陷、线缺陷或面缺陷中的至少一种。在其中一个实施例中，所述光子晶体包括一维周期性排列的SiO2层与TiO2层，其中，SiO2层与TiO2层交替间隔排列，所述光子晶体中掺杂有一层KTaO3层。在其中一个实施例中，所述信号处理模块包括依次连接的接收单元、前置放大单元、第一高通滤波单元、第一低通滤波单元、二次放大单元、第二高通滤波单元、第二低通滤波单元和直流偏置单元，以及和所述前置放大单元连接的与非门反相单元。一种指环型脉搏血氧仪，包括环形支架、光源、光子晶体、光探测器和数据处理模块；所述环形支架包括第一安装部、第二安装部、第一弹性带和第二弹性带；所述第一安装部和所述第二安装部相对设置；所述第一弹性带的一端和所述第一安装部的一端连接，所述第一弹性带的另一端和所述第二安装部的一端连接；所述第二弹性带的一端和所述第一安装部的另一端连接，所述第二弹性带的另一端和所述第二安装部的另一端连接；所述光源设于所述第一安装部内，所述光源的前方设有第一通孔，所述光源的光信号透过所述第一通孔出射，所述光源包括三个发射不同波长光信号的LED阵列；所述光子晶体和所述光探测器均设于所述第二安装部内，所述光子晶体设于所述光探测器前方，所述光子晶体的前方设有第二通孔，所述光源发射的光信号通过所述第二通孔入射至所述光子晶体，所述光源发射的光信号通过所述光子晶体后入射至所述光探测器；所述光探测器用于检测入射至其表面的光信号，并将所述光信号转换为电流信号；所述数据处理模块和所述光探测器连接，所述数据处理模块用于接收所述光探测器发送的所述电流信号，并将所述电流信号进行处理得到血氧数据。在其中一个实施例中，所述第一安装部包括依次层叠的第一吸水层、第一隔水层、第一电路层和第一保护层，所述光源设于所述第一电路层，所述第一通孔贯穿所述第一吸水层和所述第一隔水层；所述第二安装部包括依次层叠的第二吸水层、第二隔水层、第二电路层和第二保护层，所述光子晶体和所述光探测器均设于所述第二电路层，所述第二通孔贯穿所述第二吸水层和所述第二隔水层；所述第一吸水层和所述第二吸水层相对设置；所述第一弹性带的两端分别和所述第一保护层的一端和所述第二保护层的一端固定连接，所述第二弹性带的两端分别和所述第一保护层的另一端和所述第二保护层的另一端固定连接。上述血氧仪，采用LED阵列作为光源，可以降低系统对LED稳定性的要求，并提高测量准确度。通过在光探测器前设置光子晶体，可以利用其频率选择特性过滤不属于所用三个LED阵列的波段的光，降低外界环境光对测量结果的影响，使检测结果更为精确。上述指环型脉搏血氧仪，体积小，佩戴舒适，可长时间佩戴，易于与手机、电脑连接，实现血氧的长期监控，且受环境光影响小，测量更准确。附图说明图1为一实施方式的血氧仪的结构示意图；图2为一实施方式的LED阵列的结构示意图；图3为1mg/mL血红蛋白溶液的吸收光谱图；图4为氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸收光谱图；图5为三个LED阵列发光时序图；图6为一实施方式的光子晶体的排列结构图；图7为SiO2折射率-波长曲线；图8为TiO2折射率-波长曲线；图9为KTaO3折射率-波长曲线；图10为不引入KTaO3缺陷的光子晶体的电场-波长曲线；图11为掺杂有160nm厚KTaO3缺陷光子晶体的电场-波长曲线；图12为掺杂有90nm厚KTaO3缺陷光子晶体的电场-波长曲线；图13为掺杂有250nm厚KTaO3缺陷光子晶体的电场-波长曲线；图14为A＝0.5时光子晶体电场-波长曲线；图15为A＝1时光子晶体电场-波长曲线；图16为A＝1.5时光子晶体电场-波长曲线；图17为A＝1.8时光子晶体电场-波长曲线；图18为A＝2时光子晶体电场-波长曲线；图19为A＝2.5时光子晶体电场-波长曲线；图20为一实施方式的信号处理模块的结构示意图；图21为无噪声接收单元输出信号交流分量(500uV/Div)；图22为加入噪声接收单元输出信号交流分量(500uV/Div)；图23为加入噪声直流分量输出结果(2V/Div)；图24为加入噪声与直流偏置的交流分量输出结果(1V/Div)；图25为一实施方式的指环型脉搏血氧仪的结构示意图；图26为图25所示的指环型脉搏血氧仪另一视角的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，一实施方式的血氧仪100包括光源110、光子晶体120、光探测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种血氧仪，其特征在于，包括光源、光子晶体、光探测器和数据处理模块；所述光源包括三个发射不同波长光信号的LED阵列；所述光子晶体设于所述光探测器前方，所述光源发射的光信号通过所述光子晶体后入射至所述光探测器；所述光探测器用于检测入射至其表面的光信号，并将所述光信号转换为电流信号；所述数据处理模块和所述光探测器连接，所述数据处理模块用于接收所述光探测器发送的所述电流信号，并将所述电流信号进行处理得到血氧数据。

【技术特征摘要】
1.一种血氧仪，其特征在于，包括光源、光子晶体、光探测器和数据处理模块；所述光源包括三个发射不同波长光信号的LED阵列；所述光子晶体设于所述光探测器前方，所述光源发射的光信号通过所述光子晶体后入射至所述光探测器；所述光探测器用于检测入射至其表面的光信号，并将所述光信号转换为电流信号；所述数据处理模块和所述光探测器连接，所述数据处理模块用于接收所述光探测器发送的所述电流信号，并将所述电流信号进行处理得到血氧数据。2.如权利要求1所述的血氧仪，其特征在于，三个所述LED阵列分别发射波长为650nm、805nm和930nm的光信号。3.如权利要求1所述的血氧仪，其特征在于，所述数据处理模块包括信号处理模块，所述信号处理模块用于将所述电流信号转换为电压信号进行处理并发送至计算机，所述计算机根据所述电压信号计算出血氧数据。4.如权利要求3所述的血氧仪，其特征在于，所述信号处理模块将所述电流信号转换为电压信号进行处理的操作为：所述信号处理模块将所述电流信号转换为电压信号后进行放大滤波、直流偏置和与非门反相处理。5.如权利要求3所述的血氧仪，其特征在于，所述数据处理模块还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块和所述信号处理模块连接，所述蓝牙模块用于将所述信号处理模块处理后的电压信号发送至计算机。6.如权利要求1所述的血氧仪，其特征在于，所述光子晶体包括周期性排列的具有不同介电常数的物质，且所述光子晶体中具有点缺陷、线缺陷或面缺陷中的至少一种。7.如权利要求6所述的血氧仪，其特征在于，所述光子晶体包括一维周期性排列的SiO2层与TiO2层，其中，SiO2层与TiO2层交替间隔排列，所述光子晶体中掺杂有一层KTaO3层。8.如权利要求1所述的血氧仪，其特征在于，所述信号处理模块包括依次连接的接收单元、前置放大单元、第一高通滤波单元、第一低通滤波单元、二次放大单元、第二高通滤波单元、第二低通滤波单元和直流偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈平，杨铭祎，刘振超，杨晓华，杨晨，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津,12