生理參數(shù)模擬器AECG100, 

概述

AECG100 ECG 主機(jī)模塊依據(jù)移動(dòng)式心電圖機(jī)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試線路之要求設(shè)計(jì)，輸出訊號(hào)wan全符合醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)

PPG-1R-525 單信道光學(xué)模塊可提供 PPG 心率模擬訊號(hào)

PPG-2TF-660、PPG-2R-880 及 PPG-2R-940 雙信道光學(xué)模塊可輸出紅光及紅外光模擬訊號(hào)，提供 SpO2 血氧飽和度仿真訊號(hào)

PWTT 脈搏波傳導(dǎo)時(shí)間參數(shù)可調(diào)整，有效驗(yàn)證血壓量測(cè)算法精確度

可開(kāi)發(fā)被測(cè)設(shè)備（DUT）的 R 曲線，以提供 SpO2 監(jiān)測(cè)器的軟件驗(yàn)證及確認(rèn)

不同測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試參數(shù)可儲(chǔ)存及讀取，可排序做整合測(cè)試，有效降低人為錯(cuò)誤，節(jié)省人力支出

可播放原始數(shù)據(jù) Raw Data 波形，重現(xiàn)臨床錄制或是自行編制的波形

AECG 標(biāo)準(zhǔn)輔助軟件簡(jiǎn)化測(cè)試步驟，點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可完成醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)所需測(cè)試

提供軟件開(kāi)發(fā)工具包（Software Development Kit），用戶可自行開(kāi)發(fā)客制或全自動(dòng)化測(cè)試軟件

2. 圖4 是待測(cè)裝置 MAXREFDES103 的 PPG Evaluation Kit 控制軟件顯示畫(huà)面，這個(gè)軟件是透過(guò)無(wú)線藍(lán)芽控制 DUT。中間兩組波形分別是 PD 檢波紅光和紅外光后的波形，最下方中間的 SpO2 (%)則是顯示測(cè)量到的 SpO2 值。最左邊的 HR (bpm) 則是顯示測(cè)量到的心率值，但由于 HR 值是由反射綠光測(cè)量，而這個(gè)測(cè)試只用到紅光和紅外光，因此所顯示的數(shù)值沒(méi)有意義。

圖4、待測(cè)裝置 MAXREFDES103 的 PPG Evaluation Kit 控制軟件顯示畫(huà)面

3. 測(cè)試之前，先解釋脈搏血氧儀是如何測(cè)得 SpO2 值：

- SpO2 值是由 R 曲線來(lái)算出的，起始時(shí)可以使用Webster線性經(jīng)驗(yàn)校準(zhǔn)公式: SpO2 = 110 - 25R，其中的 R 值是定義為 PI(R) / PI(IR)，PI(R) 和 PI(IR) 分別為紅光和紅外光的灌注指數(shù) (PI, Perfusion Index)。

- PI(R) = AC(R) / DC(R)，PI(IR) = AC(IR) / DC(IR)，AC(R) / AC(IR) 和 DC(R) / DC(IR) 分別為紅光 / 紅外光光強(qiáng)的 AC 和 DC 成分。

- AC 成分是反應(yīng)人體動(dòng)脈血量變化，動(dòng)脈血量變化較大的人，吸收入射光量的變化也較大，因此反射光強(qiáng)弱的差異也較大，也就是 AC 的變化較大，AC 值較高。

- DC 部分則是反應(yīng)人體皮膚顏色的變化，皮膚顏色較深的人會(huì)吸收較多入射光，因此反射光較弱，也就是 DC 值較低。

4. AECG100 SpO2 的出廠值設(shè)置：如圖5，首先使用 AECG 100 SpO2 的出廠值設(shè)置，R 曲線為 110 – 25R，PI(R) = 2%, AC(R) = 12.5 mV, DC(R) = 625 mV, PI(IR) = 4%, AC(IR) = 25 mV, DC(IR) = 625 mV, 此時(shí)SpO2 = 98%。播放這個(gè)設(shè)置的信號(hào)后，先按下左下側(cè)的「Sampling」按鍵，這個(gè)按鍵功能是顯示 AECG 100 PPG 上 PD 檢波 DUT LED 的光信號(hào)波形。由圖5 上的波形可以得知檢波出的紅外光的強(qiáng)度高于紅光的強(qiáng)度，這是說(shuō)明 DUT LED 發(fā)出的紅外光強(qiáng)度高于紅光強(qiáng)度，這也表明反射光的強(qiáng)度應(yīng)該對(duì)應(yīng)于發(fā)射光強(qiáng)度，因此重新設(shè)置 AECG 100 R/IR 的 DC 值，讓 IR 的強(qiáng)度大于 R。另外，由這些 AECG 100 的 PD 檢測(cè)到的待測(cè)物 LED 發(fā)光的行為，可以分別得知R/IR LED 光強(qiáng)和延遲，光脈沖重復(fù)周期，光強(qiáng)是否穩(wěn)定等信息。這些由 AECG 100 的 PD 檢波出的原始信號(hào)，可以從另外一個(gè)在 PPG 模塊右側(cè)的接頭輸出到示波器上，利用示波器內(nèi)更高的采樣率和分辨率，可以將這些信息分析得更準(zhǔn)確。

圖5、AECG100 PPG PD 檢波出 DUT LED 的紅光和紅外光的強(qiáng)度

5. 重新設(shè)置 AECG100 SpO2 : 如圖6 所示，先將 DC(R) 改成 400mV 使紅光的強(qiáng)度弱于紅外光的強(qiáng)度 DC(IR) = 625mV，然后鎖住這兩個(gè) DC 值。再將 AC(IR) 設(shè)置為 10mV, 此時(shí)的 PI(IR) 固定于 5% (10/625 = 0.025), 而 PI(R) = AC(R)/400, 因此改變 AC(R) 的值 PI(R) 就會(huì)改變，PI(R) 改變 R 值就會(huì)跟著改變，SpO2 也就隨著改變。(這樣的設(shè)置也符合人體實(shí)際測(cè)試的狀況，由于氧合血紅蛋白和缺氧血紅蛋白對(duì)紅光的吸光率變化較紅外光大，因此反射紅光強(qiáng)度變化較大，紅外光較小。)

圖6、設(shè)置 AECG100 SpO2 AC / DC / PI / R / SpO2 參數(shù)

6. 由 SpO2 Table 計(jì)算出 DUT 的 R 曲線：接下來(lái)就是用 AECG 100 改變 R 值的功能來(lái)找出 DUT 的 R 曲線，剛開(kāi)始時(shí)原廠設(shè)置 R 曲線為 SpO2 = 110 – 25R，但這 R 曲線可能和 DUT 的 R 曲線不一致，因此雖然設(shè)置相同的 R 值，但 DUT 測(cè)量到的 SpO2 值會(huì)和 AECG 100 的 SpO2 設(shè)置值不同。要獲得符合 DUT 的 R 曲線，可以用 DUT 實(shí)際測(cè)量到的 SpO2 值和變化的 R 值導(dǎo)出 R 曲線方程式。圖6 中間第一行「Use SpO2 Table」就是建立一個(gè) SpO2 和 R 值的表格，然后利用表格內(nèi)的參數(shù)導(dǎo)出方程式得到 DUT 的 R 曲線。

7. 圖7 是改變 AECG100 的 R 值來(lái)測(cè)試 DUT (MAXREFDES103) 的 SpO2 值，以表中第二行的數(shù)值為例，AC(R) = 3.6mV, DC(R) = 400mV (此時(shí) PI(R) = 3.6/400 = 0.9%), AC(IR) = 10 mV, DC(IR) = 625 mV (PI(IR) = 10/625 = 1.6%), R 值 = PI(R)/PI(IR) = 0.9%/1.6% = 0.56, DUT 顯示的 SpO2 值為 100%, 接下來(lái)只改變 AC(R) = 4.2mV 其余參數(shù)保持不變，R 值改變?yōu)?1.05%/1.6% = 0.66, 此時(shí) DUT 顯示的 SpO2 值為 98%，逐漸升高 AC(R) 值，由于 AC(R) 值升高，R 值就會(huì)升高，SpO2 值會(huì)逐漸下降。因此可獲得一串改變的 R 值和 DUT 測(cè)得的 SpO2 值，圖7 的表格內(nèi)列出了 7 筆實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，SpO2 值從 100% 到 70%，從這 7 筆數(shù)據(jù)可以算出 R 曲線的一次 / 二次方程式，此方程式因?yàn)槭?DUT 依據(jù) AECG 100 改變的 R 值實(shí)測(cè)到的 SpO2 數(shù)值，因此可以得出 DUT 的實(shí)測(cè) R 曲線。

生理參數(shù)模擬器AECG100,