一种多参数生理指征检测装置及其检测方法

摘要

一种多参数生理指征检测装置及其检测方法，属于医疗器械检测设备技术领域。该测量装置包括探头和主机，探头包括多参数集成信号采集部件、传热部件和散热部件；主机包括数据处理模块和平板电脑；其检测方法是将探头采集到环境温湿度、人体温湿度、脉搏和血流速度等参数信号输入到主机，由数据处理模块进行数据的分析计算，平板电脑控制数据处理模块采集信号的时序并实现人机交互，最终由平板电脑显示测试结果。本发明可以测量环境温湿度、体表温湿度、脉搏、血氧饱和度、血流速度、血红蛋白浓度等多项生理参数指标，实现了产品的高度集成。特别的，该装置通过上述参数可以无创测量人体血糖浓度。

主权项

一种多参数生理指征检测方法，其特征在于，所述方法采用的检测装置包括探头和主机，探头与主机之间使用有线或无线通信；所述探头包括多参数集成信号采集部件、传热部件和散热部件；所述多参数集成信号采集部件包含用于检测体表和环境温度参数的红外辐射传感器(11)、用于检测环境和体表湿度参数的湿度传感器(10)、红外光发射阵列(2)、红外光接收器(6)、用于检测血流量参数的近端热敏电阻(9)和远端热敏电阻(7)；所述主机包含数据处理模块，所述数据处理模块包含微处理器、信号调理单元和存储单元；所述信号调理单元包含放大滤波电路、A/D转换电路和积分电路；多参数集成信号采集部件采集到的信号经信号调理单元处理后送入微处理器，由微处理器对信号进行计算处理，将计算结果送入存储单元存储；红外光发射阵列与微处理器的输出线路连接，其特征在于：所述主机还包括平板电脑，该平板电脑包括通信协议模块、生理参数检测模块、用户交互模块和触摸显示屏；平板电脑与数据处理模块通过串行接口连接，实现双向通信；其检测方法包括如下步骤：1)生理参数检测模块通过串行接口发送指令，控制微处理器进行信号的采集；2)在被测部位放入探头之前，通过远端热敏电阻和红外辐射传感器得到环境温度值T₁，通过湿度传感器得到环境湿度H₁；3)被测部位放入探头之后，通过近端热敏电阻得到人体温度值T₂，通过湿度传感器得到人体湿度H₂；4)测量人体血氧饱和度和脉搏：通过红外光发射阵列发射四个波长的红外光，波长分别为660nm、730nm、800nm和940nm，利用红外接收器接收透过被测部位后的光信号，利用公式(1)得到人体血氧饱和度：SpO₂＝α₂×R²+α₁×R+α₀   (1)其中，SpO₂为人体血氧饱和度，α₀＝100.72,α₁＝10.28,α₂＝‑26.67，和分别为660nm和940nm波长出射光强随脉搏变化的最小值，和分别为660nm和940nm波长出射光强随脉搏变化的最大值；根据出射光强的变化频率计算得到脉搏Pulse；5)测试血红蛋白浓度Hgb：血液成分中各浓度之间关系如公式(2)所示，其中，C₀为血液浓度，C_Hb为脱氧血红蛋白浓度，为氧结合血红蛋白浓度，为水浓度，C_other为剩余成分的浓度；求解方程组(3)，得到C_Hb和其中，S为组织成分散射引起的衰减因子，由于剩余成分的浓度和散射引起的衰减相对较小，把看成常数，ε表示物质在特定波长下的吸光系数，I₀表示入射光的光强，I表示透过被测部位后的光强，d_pef是特定波长下的路径修正因子；血红蛋白浓度6)计算血流量BF：通过测试放入被测部位后的近端热敏电阻和远端热敏电阻值，得到传热棒两端的温度变化曲线，计算这两条曲线的平均面积的差值，利用公式(4)计算出血流量，式中，BF是血流量，a_s′、a_v为常数，T_j1为传热棒近端在测试开始时刻的温度，T_j2为传热棒近端在测试结束时刻的温度，t₁为有效数据起始时间点，t₂为有效数据的结束时间点，S₁为传热棒近端温度平均值，S₂为传热棒远端温度平均值；7)血糖值的计算：考虑人的身高、体重、年龄的影响对模型的影响，血糖值用公式(5)进行计算：G＝f(H,BF,SpO₂,Hgb,High,Weight,Age)   (5)其中，G为人体血糖浓度，H为人体代谢产生的热量，BF为血流量，SpO₂为血氧饱和度，Hgb为血红蛋白浓度，High为身高，Weight为体重，Age为年龄；通过环境温湿度、人体温湿度、血流量、脉搏计算得到，H＝g(T₁,T₂,H₁,H₂,BF,Pulse)，其中各个参数的意义如上所 述；8)将步骤2)～步骤7)中测量和计算得到的数据储存到储存单元，并通过串行接口发送到生理参数检测模块，生理参数检测模块将得到的结果传送给用户交互模块，并在触摸显示屏上显示，实现人机交互功能。