E-100型血氧饱和度测定仪的研制

　　以往血氧饱和度测定仅靠血气分析仪.该仪器采用化学隔膜式,需作创伤性操作采取动脉血样,因之不能连续监测以同步反映实际情况.多年来人们为能够研制出一种能够连续无创测定且灵敏率、精确度高的血氧饱和度仪付出了极大的努力.国外科技人员终于在80年代初期研制出了无创脉搏血氧测定仪.此种仪器集半导体光电技术、微电子技术与微机智能化控制技术为一体.并因其体积小、灵敏可靠、使用方便和能无创连续测定血氧饱和度,所以很快得到了广泛使用.而迄今为止,因内仍未见此类自制仪器和有关研制报道.为填补国内空白,我们特设计研制了“E-100型血氧饱和度测定仪”.

　　1　E-100型血氧饱和度测定仪的工作原理

　　1.1　血氧饱和度测定的生理学原理

　　生命的基本过程就是机体细胞摄入氧排出二氧化碳产生能量的过程.表示全身氧合状况的参数主要有两种,一为血氧饱和度,二为动脉氧分压.

　　血氧饱和度系指血液中氧合血红蛋白所占血液总血红蛋白的百分数,即

　　血氧饱和度与氧分压有着非常紧密的联系,它们可用氧解离曲线加以表示(见图1).当氧分压在10 kPa以下时,血氧饱和度可较灵敏地反映氧分压的变化.特别在缺氧情况下氧分压在8kPa以下时,氧解离曲线在陡直部,血氧饱和度急剧下降,较氧分压的下降更为灵敏.因此监测血氧饱和度可更加迅速而准确地诊断低血氧症.

　　1.2　血氧饱和度测定的物理学原理

　　血氧饱和度测定仪系根据光电比色原理,利用不同组织吸收光线波长的差异设计而成[1].氧合血红蛋白对660 nm波长的红光吸收较还原血红蛋白少,而对940 nm波长的红外线吸收则较多;还原血红蛋白的情况正好与之相反(图2).无创脉搏血氧饱和度的探头一侧装有光发射器(发光二极管).入射光通过人体组织后变为射出光,再由探头另一侧的光探测器来接收.然后将光信号转变为电信号,这样就可得到两个波长的光吸收比率(R),即

　　式中,IAC表示有搏动的光吸收,IDC表示无搏动的光吸收.根据比尔定律:心脏收缩时手指血容量增长,光吸收量最大;心脏舒张时手指血容量最少,光吸收量也最小.这样就得到了手指光吸收容积脉搏波(图3).

　　大量的研究表明:R与血氧饱和度呈负相关,R越小血氧饱和度越高,R越大则血氧饱和度越低.这样就可根据标准曲线得到相应的血氧饱和度(图4).脉率则可由容积脉搏波的频率或间距而测得.

　　2　E-100型血氧饱和度测定仪的组成结构

　　本仪器主要由传感器系统、硬件系统和软件系统3部分所组成.