一种新型双卡夹式血氧传感器的设计及应用*

蓝庆娇 陈莉莉 尤若宁 汪强祥

随着医疗技术的飞速发展，医院改革要求对工作效率不断提高，为节省时间及资源，各医院不断引进高科技的医疗设备，而心电监护仪作为对患者的心电、血压、呼吸、体温等参数进行同步连续监测，为医护人员全面、直观且及时地掌握患者的病情提供了良好的手段[1-4]。

心电监护仪在医院中起着越来越重要的作用，应用范围覆盖各大、中、小医院，被配置于医院的重症加强护理病房(intensive care unit，ICU)、冠心病重症监护病房(coronary heart disease care unit，CCU)、手术室、抢救室及其他一些需要长时间监测患者生理参数的场合。心电监护仪既可单独使用，也可与其他监护仪及中央监护仪一起联网，构成中央监护系统，减轻了医务人员的工作量，但监护仪临床实际使用的不良事件率较高，如心电监护仪在测量中因患者躁动而掉落、血氧传感器测量中脱落、导联线测量中脱落等，是工程师靠维修而无法彻底解决的问题。因此，临床医护人员做好心电监护仪的操作与维护保养就显得尤为重要。本研究为了做好操作与维护工作，保证心电监护仪有良好的工作状态，设计一种新型双卡夹式血氧传感器，以减少设备的故障率，延长各种传感器、部件及整机的寿命，从而降低医院的治疗成本[5-6]。

1 新型双卡夹式血氧传感器需求分析

国产监护仪器具有成本低廉、无创、方便、可设定、可记录、容易打印、性能较稳定等特点。但监护仪的故障多种多样，其维修也因此变得愈来越重要，但大多故障都出现在外围部件。

根据医院临床科室在用的心电监护仪不良事件调查发现，以M9型心电监护仪为例，在监测中血氧传感器出现脱落的不良事件较高，常见的风险分析统计发现，探头引起的不良事件次数最多，占比为65%；心电导联不良事件次数占比为15%；血压袖带不良事件占比为15%；护士的操作问题为5%。从比重可以看出血氧传感器不良事件占比最重，而血氧传感器的不良事件大部分都是在监测中探头脱落引起，因此解决血氧传感器脱落问题具有较高的临床意义。从医学工程科工程师的维修角度看，单靠平时的维护保护很难从根本上解决降低故障率，若能将探头进行改良使其较好的固定在患者的手指部位(保障探头灵活度)，将能有效的解决探头因脱落而造成的各种故障。

2 新型双卡夹式血氧传感器的设计

2.1 血氧传感器结构

现大多血氧饱和度测量均为非侵入式可视脉搏血氧传感器，先由心电监护仪主机发出红光信号，由探测器接收光线通过人体后的强弱变化，转换成电信号传向主机CPU分析，并在主机显示屏上显示血氧饱和度数值及脉搏频率。该探头同时用于心率检测及脉搏血氧测量，且血氧传感器一般置于四肢某一指端或趾端。血氧传感器由发光部分和探测器两部分组成。

(1)发光部分有两个发光二极管(light emitting diode，LED)，其中一个处于红色可见光谱(660 nm)，另一个处于红外光谱(940 nm)。

(2)探测器分两类，即模拟探头和数字探头。模拟血氧传感器接收端一般采用与波长匹配的光敏二极管，数字血氧传感器一般接收管采用光频转换器，主机配置不同的相匹配后级电路，在结构上一般包括位于前端的夹头以及与夹头相连的线缆，在使用时利用夹头夹住手指，线缆则是用来对检测到的信号发送至主机内。但是，传统血氧传感器较易从手指上脱落，且线缆也比较容易折损，由此影响了整个血氧传感器检测的准确性。为了能够较好的固定血氧传感器，同时又能保留血氧线缆的活动程度，针对上述问题进行深入研究，设计一种新型的双卡夹式血氧传感器，同时申请实用新型专利(201721038186.5)。

2.2 结构设计

血氧线缆上设计有第一血氧线缆阻挡点和第二血氧线缆阻挡点，第一活动卡夹上还形成有活动套环，活动套环可滑动位于第一血氧线缆阻挡点和第二血氧线缆阻挡点之间的血氧线缆上，由于该活动套环和血氧线缆之间采用过盈配合的方式，其无论活动到任何一个位置，都不会轻易发生滑动，确保了连接的稳定性。通过活动套环和第一血氧线缆阻挡点和第二血氧线缆阻挡点的结构设计，让整个血氧传感器可以适应不同的人们，具有个性化服务的功能。第二活动卡夹与血氧线缆呈一体式结构，由于第二活动卡夹可以做的相对大一些，故采用一体式结构，也可以实现个性化服务，采用与第一活动卡夹一样的结构，如图1所示。

2.3 使用方法

图1 双卡夹式血氧传感器示意图

双卡夹式血氧传感器是由第一指骨处的探头、第二指骨处的第一活动卡夹和对应于手腕处的第二活动卡夹构成，第一活动卡夹上设置有用于快速连接在第二指骨上的第一卡扣，第二活动卡夹上设置有用于快速连接在手腕上的第二卡扣。第一卡扣和第二卡扣均采用由钩面和毛面组成的魔术帖。本研究涉及的一种双卡夹式血氧传感器，其在对应于第二指骨处和手腕处分别设置了第一活动卡夹和第二活动卡夹，由于这两个部位相对较窄，其连接固定的时候非常方便，采用魔术贴的方式。与现有技术相比，本研究设计的第一活动卡夹和第二活动卡夹的双重固定作用，在保证了血氧线缆灵活性的前提下，还保证了整个探头测试的稳定性，如图2所示。

图2 双卡夹式探头使用效果图

3 新型双卡夹式血氧传感器临床应用

3.1 临床应用测试

(1)一般资料。选取医院10个临床科室中的100个普通患者在用的100台监护仪，采用数表法将其随机分为传统组与改良组，每组50台。患者均为成年人，每个科室选择一名责任护士进行使用监测。

(2)使用方法。时间限定为一周，用新型双卡夹式血氧传感器进行监测，且24 h连续监测。探头测试部位均选择左手食指，由一名责任护士负责统计，记录监护仪使用台数、患者监护时间、测量部位、舒适度以及探头脱落次数。

(3)统计学方法。采用SPSS 19.0统计软件包进行数据统计，各组数据采用均数±标准差(±s)表示，组间数据比较用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

3.2 监测结果

(1)固定成功率。两组患者使用的100台监护仪(每组50例患者，50台监护仪)，连续24 h监测一周时间，传统组38例患者固定成功，成功率为76%；改良组46例患者固定成功，成功率为91%，两组成功率比较差异有统计学意义(x2=126.725，P＜0.05)。

(2)探头脱落次数。24 h不间断连续监测一周时间，一周中传统组探头脱落次数12次，脱落率为24%，改良组探头脱落次数4次，脱落率为8%，改良组患者应用中能更好的起固定作用。

(3)患者舒适度。24 h不间断连续监测一周，传统组与改良组患者均无不适，可长期监测。

4 新型双卡夹式血氧传感器优势

4.1 提高患者舒适度

传统组中，由于监护时间长探头容易脱落，为防止探头脱落患者的监测部位要长期基本保持在一个姿势，这样使患者有明显的不舒适感。改良组使用新型血氧传感器能较好的固定，松紧度可随意调节，避免了传统组出现的上述弊端，保证了患者舒适感，真正体现出医疗服务的人性化[7-8]。

4.2 提高医疗质量

传统组固定法在胶布粘性降低后出现固定不稳，致使患者担心血氧饱和度探头脱落，影响探头数据的监测，进而影响医生诊断[9]。改良组则很好地避免了上述弊端，使患者更好地休息同时保证了参数监测，提高了医疗质量，有利于患者的病情恢复。

4.3 提高经济效益

传统组血氧传感器容易脱落而造成探头导联线脱皮或者断裂现象，若出现脱皮或断裂严重波形干扰较大基本是报废处置，市面上一个血氧饱和度传感器价值在人民币约1000元左右，原装探头更贵，而改良型血氧传感器能较好的固定，减少了血氧传感器损失，使临床科室在医疗成本上降低了不必要的经济损失[10-15]。

5 结语

新型双卡夹式血氧传感器的发明较好的解决了因血氧传感器引起的各种不良事件，提高患者的舒适度及医生的医疗质量，有利于稳定患者情绪，并降低了因血氧传感器损坏而带来的经济损失，适合医疗领域的推广应用[16-19]。