三波长血氧饱和度测量仪的研制.ppt
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1、三波长血氧饱和度测量仪的研制,导师:周山宏 高工答辩人:林政剑电子科技大学生命科学与技术学院,本课题主要内容,1 课题背景、研究意义和血氧仪的发展2 血氧饱和度测量的光学理论基础3 低血氧仪系统的研制4 干扰信号的处理方法分析5 结论和展望,1.课题背景及研究意义,1.1 血氧饱和度(SaO2)的概念 SaO2(HbO2Hb)100Hb=Hb+HbO2+COHb+MetHb SaO2(HbO2HbO2+Hb)100检测动脉血中的氧含量,是判断人体呼吸系统和循环系统是否缺氧的重要指标。血氧监护在临床麻醉手术新生儿和危重病人监护应用中为医生提供了直接快速有效的临床依据,在脑外科新血管外科及新生儿早
2、产儿监护等领域有着重要的意义。,1.2 脉搏血氧饱和度测量仪的发展,1932年,Nicolai和Kramer两位科学家研制出接近现代使用的脉搏血氧饱和度测量仪。1935年,Matthes研制了第一个双波长的耳部血氧测量探头,可以实现脉搏血氧饱和度的测量,不过这种设备测量缓慢,需要频繁校准而且不能区分动脉和静脉血流。1942年,MilliKan使用一个加温的耳部探头的脉搏血氧饱和度测量仪,用在飞机上对飞行员测量。,1949年,Wood设计的脉搏血氧饱和度测量仪将耳部的血液挤走以获得绝对零点来改进测量精度,这种设备光源稳定性要求高,每次测量需要繁琐调整,因而没有得到广泛应用。1964年,Shaw设
3、计了一种八波长的自身调整的耳部血氧计,优点是避免了繁琐的调整,从650nm到1050nm的八个光波,但该设备体积较大,结构复杂,容易损坏而且价格昂贵。1972年,日本人Aoyagi用红光和红外光穿过测量部位中脉动的动脉血管,可以直接计算出脉搏血氧饱和度,采用发光二极管减少了血氧探头的体积,投入到了商业应用中。,1974年,日本的青柳卓雄等人发表了脉搏血氧计测试法原理,第一台脉搏血氧饱和度测量仪OLV5100问世。1982年,Nellcor研制出一种性能更好的脉搏血氧计N-100,并形成了一种标准模式,系利用发光二极管做为光源,硅管作为光传感器,微型计算机进行信息处理,从而使脉搏血氧饱和度测量仪
4、进入了新时代。90年代以后,基于双波长的各种血氧计不断研制出来,脉搏血氧饱和度测量仪已经在临床实践上得到了广泛的应用,成为一种不可缺少的临床诊断设备。,2.血氧饱和度测量光学理论基础,2.1 Lambert-Beer定律透光率 T=It/I0吸光度 A=-logT=bcLambert-Beer定律,光脉搏容积波,Hb和HbO2的吸光系数曲线,2.2 双波长测量法的理论分析,(2-1),(2-2),(2-3),(2-4),(2-5),(2-6),(2-7),(2-8),(2-9),(2-10),发射光波长660nm和940nm,发射光波长735nm和890nm,图2-9 光平均穿透深度曲线,图2
5、-10 相对路径变化曲线,2.3 低血氧仪测量原理,用595nm、735nm、890nm三个波长的光来测量,相当于用两组双波长(每组波长中都需要有两种血红蛋白吸光系数近似相等的波长的光,公式(2-10)才能成立)光的测量值取了一次均值。对595nm和890nm两种波长的光,利用公式(2-10)得SaO2=k1R1+b1,同理对735nm和890nm可得SaO2=k2R2+b2最后 SaO2=(k1R1+b1)+(k2R2+b2)/2=AR1+BR2+C,图2-11 6001000nm段HbO2吸光系数曲线,图2-12 600-1000nm段脉动与非脉动光强比值曲线,图2-13 450-600n
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