用于組織氧飽和度校準的積分球模型的制作方法
【專利摘要】一種用于組織氧飽和度校準的積分球模型，其包括半球形積分球以及支撐半球形積分球的底座，積分球模型還包括便于替換的濾色片以及覆蓋在半球形積分球上方的擋板，擋板上設有一個光源透光孔及三個接收器透光孔，四個透光孔排列成一條直線，濾色片是一組對760nm和840nm光子吸收作用不等且在760nm和840nm波長附近的吸收譜線非直線的透光薄膜，濾色片選擇的放置于一個接收器透光孔上。本發(fā)明使用穩(wěn)定的光學積分球模型代替了血液模型作為血氧儀校準介質，其性能穩(wěn)定可靠；同時，通過在校準中使用濾色片，使得積分球模型對不同波長光子具有了不同的衰減作用，實現(xiàn)對血氧儀測量的組織氧飽和度值進行多點校準，改善了校準效果。
【專利說明】用于組織氧飽和度校準的積分球模型
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療模擬器械，尤其涉及一種用于組織氧飽和度校準的積分球模型?！颈尘凹夹g】
[0002]組織氧飽和度(Tissue Oxygen Index,以下簡稱TOI)用于反映被測組織中所有血液總的氧飽和度，是被測組織中動脈血氧飽和度與靜脈血氧飽和度的加權平均。
[0003]近紅外組織血氧參數(shù)無損檢測技術(Near Infrared Spectroscopy, NIRS)是近20年來逐漸興起的一項生理參數(shù)檢測技術，其核心檢測指標是組織氧飽和度。近紅外組織血氧參數(shù)無損監(jiān)測儀(以下簡稱血氧儀)基于NIRS技術，將三種不同波長的光入射到被測組織中，通過測量出射光的強度，獲得組織對光的吸收作用，再經(jīng)過一系列解算過程，最終得到被測組織氧飽和度。
[0004]為了在生產(chǎn)線上對血氧儀的核心測量指標(TOI)進行有效校準，需要一套穩(wěn)定、可靠、可迅速實現(xiàn)TOI校準的裝置。該裝置能夠方便地模擬出不同氧飽和度的組織對光的不同吸收作用。由于血氧儀的測量指標受光電器件參數(shù)波動影響最大，當兩臺血氧儀的光電器件存在差異時，在該裝置上能夠得到不同的TOI數(shù)值。
[0005]現(xiàn)有技術中，有兩種主要方法可用來對血氧儀測量參數(shù)TOI進行校準，分別為:
[0006]一、血液模型校準方法:該方法中的模型用全血、散射物質與緩沖液按照一定比例調配而成，在近紅外波段的光學參數(shù)接近于人體組織。操作者可通過向模型中通入氧氣和加入還原劑，改變模型的血氧飽和度。操作者可以將血氧儀探頭放置在液體模型液面上方測量該模型的血氧飽和度，還可以將模型中的液體抽出一部分，用血氣分析儀測量其血氧飽和度。因此，可以用該模型為測試對象，用臨床公認精度較高的血氣分析儀對血氧儀進行校準。但是，這種校準方法存在以下三個主要缺陷: [0007]1.血液模型中的核心成分是人體血液，性質不穩(wěn)定，無法長期保存，必須在進行校準測試前現(xiàn)場調配。而每次調配所需的人體血液，其指標難以保持一致。所以血液模型校準方法存在操作不便、性能不穩(wěn)定的缺點。
[0008]2.血液模型校準方法需要一臺測量精確的血氣分析儀，該設備成本較高，且需要耗材。因此，該校準方法存在成本高的問題。
[0009]3.血液模型中血氧飽和度的調節(jié)需要較長時間，所以該校準方法存在操作時間過長的問題。
[0010]二、常規(guī)光學積分球模型校準方法:申請?zhí)枮?00610040689.6的專利案件揭示了此種采用常規(guī)光學積分球模型的校準方法，但是，這種校準方法存在以下兩個主要缺陷:
[0011]1.該裝置只能模擬氧飽和度為62%的人體組織對光的吸收作用，也就是只能對血氧儀所測得的TOI在62%這一個點上進行單點校準。
[0012]2.該裝置無法反映血氧儀的光電器件參數(shù)波動給測量結果帶來的影響。這意味著，當用其對一臺光電器件參數(shù)異常的血氧儀進行校準時，其結果仍然是正常值(62% )，這就大大影響了該裝置的校 準效果。[0013]因此，針對上述技術問題，為了在生產(chǎn)線上對血氧儀的核心測量指標(TOI)進行有效校準，有必要提供一種改良結構的用于組織氧飽和度校準的積分球模型，以克服上述缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0014]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于組織氧飽和度校準的積分球模型，該用于組織氧飽和度校準的積分球模型具有穩(wěn)定、可靠、操作簡便、成本較低的優(yōu)點，且該積分球模型便于在不同光學參數(shù)間切換，以模擬不同氧飽和度的組織對光的不同吸收作用，并且，該積分球模型能夠反映血氧儀的光電器件參數(shù)波動給測量結果帶來的影響。
[0015]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0016]一種用于組織氧飽和度校準的積分球模型，其包括半球形積分球以及支撐半球形積分球的底座，所述積分球模型還包括便于替換的濾色片以及覆蓋在半球形積分球上方的擋板，所述擋板上設有一個光源透光孔及三個接收器透光孔，所述四個透光孔排列成一條直線，所述濾色片是一組對760nm和840nm光子吸收作用不等且在760nm和840nm波長附近的吸收譜線非直線的透光薄膜，所述濾色片選擇的放置于一個接收器透光孔上。
[0017]優(yōu)選的，在上述用于組織氧飽和度校準的積分球模型中，所述擋板呈圓形。
[0018]優(yōu)選的，在上述用于組織氧飽和度校準的積分球模型中，所述擋板上還設有用于固定血氧儀探頭的固定裝置。
[0019]優(yōu)選的，在上述用于組織氧飽和度校準的積分球模型中，所述三個接收器透光孔沿遠離光源透光孔的方向排布，依次為第一接收器透光孔、第二接收器透光孔與第三接收器透光孔，所述第一接收器透光孔的直徑大于第二接收器透光孔的直徑，所述第二接收器透光孔的直徑大于第三接收`器透光孔的直徑。
[0020]優(yōu)選的，在上述用于組織氧飽和度校準的積分球模型中，所述第一、第二、第三接收器透光孔的中心距離光源透光孔中心的距離為20mm/30mm/40mm。
[0021]優(yōu)選的，在上述用于組織氧飽和度校準的積分球模型中，所述積分球的內(nèi)壁覆蓋有1.5-2mm厚的聚酯氟乙烯材料層。
[0022]從上述技術方案可以看出，本發(fā)明實施例的用于組織氧飽和度校準的積分球模型使用穩(wěn)定的光學積分球模型代替了血液模型作為血氧儀校準介質，其性能穩(wěn)定可靠；同時，通過在校準中使用濾色片，使得積分球模型對不同波長光子具有了不同的衰減作用，實現(xiàn)對血氧儀測量的TOI值進行多點校準，改善了校準效果。
[0023]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024](I)使用穩(wěn)定的光學積分球模型代替血液模型作為血氧儀校準介質，性能穩(wěn)定可
O
[0025](2)校準操作中不需要血氣分析儀和相關耗材，使用成本低。
[0026](3)只需將不同濾色片放置在透光孔上，即可實現(xiàn)本發(fā)明光學參數(shù)的切換，從而模擬不同氧飽和度的組織對光的衰減作用，操作快捷、簡便，可以滿足生產(chǎn)線上大批量血氧儀的多點校準要求。
[0027](4)由于濾色片對不同波長的光子具有不同的衰減作用，因此當血氧儀所使用的光學器件參數(shù)存在差異時(特別是發(fā)光管峰值波長存在偏差時)，通過濾色片出射的光強也會發(fā)生相應變化，從而影響校準結果，如此，可以探察出血氧儀的光電器件參數(shù)波動給測量結果帶來的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為本發(fā)明用于組織氧飽和度校準的積分球模型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明公開了一種用于組織氧飽和度校準的積分球模型，該用于組織氧飽和度校準的積分球模型具有穩(wěn)定、可靠、操作簡便、成本較低的優(yōu)點，且該積分球模型便于在不同光學參數(shù)間切換，以模擬不同氧飽和度的組織對光的不同吸收作用，并且，該積分球模型能夠反映血氧儀的光電器件參數(shù)波動給測量結果帶來的影響。
[0031]該積分球模型包括半球形積分球以及支撐半球形積分球的底座，所述積分球模型還包括便于替換的濾色片以及覆蓋在半球形積分球上方的擋板，所述擋板上設有一個光源透光孔及三個接收器透光孔，所述四個透光孔排列成一條直線，所述濾色片是一組對760nm和840nm光子吸收作用不等且在760nm和840nm波長附近的吸收譜線非直線的透光薄膜，所述濾色片選擇的放置于一個接收器透光孔上。
[0032]進一步的，所述擋板呈圓形。
[0033]進一步的，所述擋板上還設有用于固定血氧儀探頭的固定裝置。
[0034]進一步的 ，所述三個接收器透光孔沿遠離光源透光孔的方向排布，依次為第一接收器透光孔、第二接收器透光孔與第三接收器透光孔，所述第一接收器透光孔的直徑大于第二接收器透光孔的直徑，所述第二接收器透光孔的直徑大于第三接收器透光孔的直徑。
[0035]進一步的，所述第一、第二、第三接收器透光孔的中心距離光源透光孔中心的距離為 20mm/30mm/40mm。
[0036]進一步的,所述積分球的內(nèi)壁覆蓋有1.5_2mm厚的聚酯氟乙烯材料層。
[0037]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行詳細地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0038]如圖1所示，本發(fā)明公開的積分球模型包括半球形積分球1、支撐半球形積分球I的底座2、便于替換的濾色片以及覆蓋在半球形積分球I上方的呈圓形的擋板3。半球形積分球I是一種中空球體。擋板3上設有用于固定血氧儀探頭的固定裝置、一個光源透光孔30及三個接收器透光孔。濾色片是一組對760nm和840nm光子吸收作用不等且在760nm和840nm波長附近的吸收譜線非直線的透光薄膜，濾色片選擇的放置于一個接收器透光孔上。如此設置，通過在透光孔上放置不同的濾色片，可以使積分球模型模擬出不同組織氧飽和度的人體組織對近紅外光的衰減作用，實現(xiàn)對血氧儀測量的TOI值進行多點校準。[0039]本發(fā)明實施例中，上述四個透光孔排列成一條直線。三個接收器透光孔沿遠離光源透光孔30的方向排布，依次為第一接收器透光孔31、第二接收器透光孔32與第三接收器透光孔33，第一接收器透光孔31的直徑大于第二接收器透光孔32的直徑，第二接收器透光孔32的直徑大于第三接收器透光孔33的直徑。
[0040]第一、第二、第三接收器透光孔31、32、33的中心距離光源透光孔30中心的距離為20mm/30mm/40mm。
[0041]積分球的內(nèi)壁覆蓋有1.5_2mm厚的聚酯氟乙烯材料層，該材料層為漫反射性的涂料，使得在球內(nèi)任一方向上的光照度均相等。
[0042]下面將結合一個具體實施例對本發(fā)明的積分球模型進行闡述。
[0043]該實施例公開的積分球的直徑為240mm,擋板直徑為240mm、厚度為2_5mm,擋板為不透明黑色塑料板。第一接收器透光孔中心與光源透光孔中心間的距離為20mm，第二接收器透光孔中心與光源透光孔中心間的距離為30mm，第三接收器透光孔中心與光源透光孔中心間的距離為40mm。光源透光孔的直徑為8mm，第一接收器透光孔的直徑為5mm，第二接收器透光孔的直徑為2.5_，第三接收器透光孔的直徑為0.5_。
[0044]采用上述積分球模型進行校準的具體檢測步驟為(以三點TOI校準為例):
[0045]1.將擋板固定于積分球上，將血氧儀探頭放置在擋板上，并保證光源和檢測器與擋板上的透光孔一一對 應，其中，探頭光源對應在光源透光孔，小尺寸探頭的兩個檢測器透光孔分別對應擋板上的第一接收器透光孔與第二接收器透光孔，大尺寸探頭的兩個檢測器透光孔分別對應擋板上的第二接收器透光孔與第三接收器透光孔。
[0046]2.開始檢測，從液晶屏上顯示TOI數(shù)值起維持一分鐘，記錄一分鐘內(nèi)TOI的最高值與最低值，分別記為TOI3max和TOI3min0
[0047]3.將光學濾色片I置于積分球透光孔2處，開始檢測，從液晶屏上顯示TOI數(shù)值起維持一分鐘，記錄一分鐘內(nèi)TOI的最高值與最低值，分別記為TOI2max和T0I2min。
[0048]4.將光學濾色片2置于積分球透光孔2處，開始檢測，從液晶屏上顯示TOI數(shù)值起維持一分鐘，記錄一分鐘內(nèi)TOI的最高值與最低值，分別記為TOI1max和TOI1mintj
[0049]檢測標準:
[0050]當檢測到的TOI1max 和 TOI1minJOI2max 和 T0I2min、TOI3max 和 TOI3min 滿足所有下述條件時，認為該儀器檢測指標與標準儀器相當，為合格產(chǎn)品。
[0051][I], I TOI1max^O% 1≤3%
[0052][2], I TOI1min^O % |≤3%
[0053][3], I TOI2眶-60% | ≤ 3%
[0054][4], T0I2min-60% | ≤ 3%
[0055][5], I TOI3眶-80% | ≤ 3%
[0056][6], T0I3min-80% | ≤ 3%
[0057]上述檢測步驟是對小尺寸探頭血氧儀進行三點TOI校準的步驟，可以對小尺寸探頭血氧儀所測的TOI指標在40%、60%、80%三個點上進行校準。如果需要在更多點(例如N個點)上進行TOI校準，就需要更多的濾色片(需要N-1個濾色片)。具體操作步驟同上，在此不再贅述。
[0058]本發(fā)明實施例的用于組織氧飽和度校準的積分球模型使用穩(wěn)定的光學積分球模型代替了血液模型作為血氧儀校準介質，其性能穩(wěn)定可靠；同時，通過在校準中使用濾色片，使得積分球模型對不同波長光子具有了不同的衰減作用，實現(xiàn)對血氧儀測量的TOI值進行多點校準，改善了校準效果。
[0059]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0060](I)使用穩(wěn)定的光學積分球模型代替血液模型作為血氧儀校準介質，性能穩(wěn)定可
O
[0061](2)校準操作中不需要血氣分析儀和相關耗材，使用成本低。
[0062](3)只需將不同濾色片放置在透光孔上，即可實現(xiàn)本發(fā)明光學參數(shù)的切換，從而模擬不同氧飽和度的組織對光的衰減作用，操作快捷、簡便，可以滿足生產(chǎn)線上大批量血氧儀的多點校準要求。
[0063](4)由于濾色片對不同波長的光子具有不同的衰減作用，因此當血氧儀所使用的光學器件參數(shù)存在差異時(特別是發(fā)光管峰值波長存在偏差時)，通過濾色片出射的光強也會發(fā)生相應變化，從而影響校準結果，如此，可以探察出血氧儀的光電器件參數(shù)波動給測量結果帶來的影響。
[0064]對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0065]此外，應當理解`，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權利要求】
1.一種用于組織氧飽和度校準的積分球模型，其包括半球形積分球以及支撐半球形積分球的底座，其特征在于:所述積分球模型還包括便于替換的濾色片以及覆蓋在半球形積分球上方的擋板，所述擋板上設有一個光源透光孔及三個接收器透光孔，所述四個透光孔排列成一條直線，所述濾色片是一組對760nm和840nm光子吸收作用不等且在760nm和840nm波長附近的吸收譜線非直線的透光薄膜，所述濾色片選擇的放置于一個接收器透光孔上。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于組織氧飽和度校準的積分球模型，其特征在于:所述擋板呈圓形。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于組織氧飽和度校準的積分球模型，其特征在于:所述擋板上還設有用于固定血氧儀探頭的固定裝置。
4.根據(jù)權利要求1至3任一所述的用于組織氧飽和度校準的積分球模型，其特征在于:所述三個接收器透光孔沿遠離光源透光孔的方向排布，依次為第一接收器透光孔、第二接收器透光孔與第三接收器透光孔，所述第一接收器透光孔的直徑大于第二接收器透光孔的直徑，所述第二接收器透光孔的直徑大于第三接收器透光孔的直徑。
5.根據(jù)權利要求4所述的用于組織氧飽和度校準的積分球模型，其特征在于:所述第一、第二、第三接收器透光孔的中心距離光源透光孔中心的距離為20mm/30mm/40mm。
6.根據(jù)權利 要求1至3任一所述的用于組織氧飽和度校準的積分球模型，其特征在于:所述積分球的內(nèi)壁覆蓋有1.5-2mm厚的聚酯氟乙烯材料層。
【文檔編號】A61B5/1455GK103815917SQ201210460217
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月16日 優(yōu)先權日:2012年11月16日
【發(fā)明者】李岳, 祝建平 申請人:蘇州愛琴生物醫(yī)療電子有限公司