人体组织氧含量监测仪制造技术

本实用新型专利技术属于生物医学工程技术领域，特别是一种利用近红外光谱技术测定人体组织氧含量的仪器。具体由反射式传感器、MCU数字信号处理模块、发射模块、接收模块及相应的接口电路和电源管理电路构成。可以采用反射式传感器实现对光信号的检测。其中反射式传感器具有控制光源、信号转化以及放大的功能。光源采用发光波长为760nm和850nm的高亮发光二极管，为实时得到血氧饱和度，引入了基于空间分辨的NIRS技术，使用与光源距离不同的两个光电检测器，如图所示。其最大特点在于实现了用近红外光谱对人体组织氧含量进行实时、连续、无损检测及对检测结果的实时无线传输，仪器体积小，控制简单，性能稳定。可用于运动训练中运动员组织氧合情况的实时监测。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于生物医学工程
，特别是一种利用近红外光谱技术测定人体组织氧含量的仪器。
技术介绍
血红蛋白是组织中氧的主要载体，它由氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(Hb)组成，组织中的氧基本上是以组织内毛细血管中的氧合血红蛋白形式存在的。血氧饱和度是指HbO2在血红蛋白(即HbO2和Hb浓度之和)中含量的百分比，随着人体有氧代谢状况的变化，血氧饱和度会改变。临床上多用两种方法检测血液的血氧参量。一是有创血气分析，即从人体的大血管(动脉或静脉)抽血，用生化方法得到其血氧参量。二是检测指端脉搏血氧饱和度，这是 无创的光学检测方法，其传感器夹在指端，检测原理基于指端动脉的搏动，即提取经指端衰减的出射光的交流(搏动)分量并予以解算。因此血氧饱和度实际上是动脉血的氧饱和度，只要人体指端动脉供氧正常，它一般很接近100%。近红外光谱(NIRS)已成为生物医学光子学的重要分支。近红外光对人体组织有良好的穿透性，研究表明在700 900nm波段HbO2和Hb是组织中主要的吸收体。因此将近红外光(光强数个mW即可)入射到人体组织表面，检测某一位置的出射光相对于入射光的衰减，就可得到组织氧合状况的有关信息。上述检测是无损、实时、连续的，这正是NIRS的突出优点。NIRS检测组织血氧参数的具体算法有如下三种。一是连续波(CW)方法，此时使用恒定强度的入射光，通过检测出射光相对于入射光的光强衰减，得到组织的血氧参数。二是相位调制(PMS)方法，此时入射光是高频(100-200MHZ)的正弦波，通过检测出射光相对入射光的强度衰减和相位延迟，得到组织的血氧参数。三是时间分辨光谱(TRS)方法，此时入射光是一个超短脉冲(脉宽为ps量级)，通过检测出射光的时间响应，得到组织的血氧参数。CW方法最容易实现，临床应用最为广泛，而PMS和TRS方法实现相对困难。组织的氧饱和度是被测组织中微动脉、微静脉和毛细血管中各自血液的血氧饱和度之加权平均；由于微静脉血的流速相对较慢，因此它在血氧饱和度中占主要地位。组织的血氧饱和度可反映局部组织氧供应与氧消耗的动态平衡，在运动训练监测中具有重要意义。目前，在运动领域，近红外光测定人体组织氧含量的应用还比较少。
技术实现思路
本技术是一种用近红外光技术检测人体组织氧含量的仪器，其最大特点在于实现了用近红外光谱对人体组织氧含量进行实时、连续、无损检测及对检测结果的实时无线传输，仪器体积小，控制简单，性能稳定。本技术具体由反射式传感器、MCU数字信号处理模块、发射模块、接收模块及相应的接口电路和电源管理电路构成。可以采用反射式传感器实现对光信号的检测。其中反射式传感器具有控制光源、信号转化以及放大的功能。采用稳定连续波，光源发光波长为760nm和850nm的高亮发光二极管；为实时得到血氧饱和度，引入了基于空间分辨的NIRS技术，使用与光源距离不同的两个光电检测器；如图I所示。通过HRF9E5组成的无线发射模块将测得的信息发送出去，PC上的无线信号接收器接收到信息后通过串行接口传送到PC机上，经过数字滤波处理后，在PC上实时显示出血氧饱和度等信息，并予以保存。附图说明图I为仪器发光管与光电检测器示意图图2为nRF9E5微控制器流程图图3为组织氧实时监测方案框图具体实施方式根据测量部位(如股四头肌、肱三头肌)，将传感器固定在被测者相应的部位。发光驱动电路在nRF9E5-l中的8051核的控制下驱动近红外发光管向被测组织发光；光信号接收电路接收经被测组织传来的光线产生相应的电压信号；程控放大电路对上述信号依据大小进行程控放大形成适中的电压供ADC转换成表征组织氧的瞬时数据；nRF9E5-l发送组织氧数据至nRF9052 ;nRF905_2接MAX232以RS232电平将数据传送给PC ；PC对从RS232接口接收来的数据进行处理、显示与保存。权利要求1.一种人体组织氧含量监测仪，其特征在于采用近红外光谱技术，具体由反射式传感器、MCU数字信号处理模块、发射模块、接收模块及相应的接口电路和电源管理电路构成。2.根据权利要求I所述的一种人体组织氧含量监测仪，其特征在于采用稳定连续波，光源发光波长为760nm和850nm的高亮发光二极管，使用与光源距离不同的两个光电检测器。3.根据权利要求I所述的一种人体组织氧含量监测仪，通过nRF9E5组成的无线发射模块将测得的信息发送出去，PC上的无线信号接收器接收到信息后通过串行接口传送到PC机上，经过数字滤波处理后，在PC上实时显示出血氧饱和度等信息，并予以保存。专利摘要本技术属于生物医学工程
，特别是一种利用近红外光谱技术测定人体组织氧含量的仪器。具体由反射式传感器、MCU数字信号处理模块、发射模块、接收模块及相应的接口电路和电源管理电路构成。可以采用反射式传感器实现对光信号的检测。其中反射式传感器具有控制光源、信号转化以及放大的功能。光源采用发光波长为760nm和850nm的高亮发光二极管，为实时得到血氧饱和度，引入了基于空间分辨的NIRS技术，使用与光源距离不同的两个光电检测器，如图所示。其最大特点在于实现了用近红外光谱对人体组织氧含量进行实时、连续、无损检测及对检测结果的实时无线传输，仪器体积小，控制简单，性能稳定。可用于运动训练中运动员组织氧合情况的实时监测。文档编号A61B5/1455GK202526183SQ20122013765公开日2012年11月14日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日专利技术者王培勇 申请人:王培勇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人体组织氧含量监测仪，其特征在于采用近红外光谱技术，具体由反射式传感器、MCU数字信号处理模块、发射模块、接收模块及相应的接口电路和电源管理电路构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王培勇，
申请(专利权)人：王培勇，
类型：实用新型
国别省市：