生理參數模擬器AECG100, 

概述

AECG100 ECG 主機模塊依據移動(dòng)式心電圖機標準測試線(xiàn)路之要求設計，輸出訊號wan全符合醫療標準

PPG-1R-525 單信道光學(xué)模塊可提供 PPG 心率模擬訊號

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，提供 SpO2 血氧飽和度仿真訊號

PWTT 脈搏波傳導時(shí)間參數可調整，有效驗證血壓量測算法精確度

可開(kāi)發(fā)被測設備（DUT）的 R 曲線(xiàn)，以提供 SpO2 監測器的軟件驗證及確認

不同測試項目的測試參數可儲存及讀取，可排序做整合測試，有效降低人為錯誤，節省人力支出

可播放原始數據 Raw Data 波形，重現臨床錄制或是自行編制的波形

AECG 標準輔助軟件簡(jiǎn)化測試步驟，點(diǎn)擊鼠標即可完成醫療標準所需測試

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

2. 圖4 是待測裝置 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(xiàn)藍芽控制 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 (%)則是顯示測量到的 SpO2 值。最左邊的 HR (bpm) 則是顯示測量到的心率值，但由于 HR 值是由反射綠光測量，而這個(gè)測試只用到紅光和紅外光，因此所顯示的數值沒(méi)有意義。

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

3. 測試之前，先解釋脈搏血氧儀是如何測得 SpO2 值：

- SpO2 值是由 R 曲線(xiàn)來(lái)算出的，起始時(shí)可以使用Webster線(xiàn)性經(jīng)驗校準公式: 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 (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 / 紅外光光強的 AC 和 DC 成分。

- AC 成分是反應人體動(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(chǎng)值設置：如圖5，首先使用 AECG 100 SpO2 的出廠(chǎng)值設置，R 曲線(xiàn)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)設置的信號后，先按下左下側的「Sampling」按鍵，這個(gè)按鍵功能是顯示 AECG 100 PPG 上 PD 檢波 DUT LED 的光信號波形。由圖5 上的波形可以得知檢波出的紅外光的強度高于紅光的強度，這是說(shuō)明 DUT LED 發(fā)出的紅外光強度高于紅光強度，這也表明反射光的強度應該對應于發(fā)射光強度，因此重新設置 AECG 100 R/IR 的 DC 值，讓 IR 的強度大于 R。另外，由這些 AECG 100 的 PD 檢測到的待測物 LED 發(fā)光的行為，可以分別得知R/IR LED 光強和延遲，光脈沖重復周期，光強是否穩定等信息。這些由 AECG 100 的 PD 檢波出的原始信號，可以從另外一個(gè)在 PPG 模塊右側的接頭輸出到示波器上，利用示波器內更高的采樣率和分辨率，可以將這些信息分析得更準確。

圖5、AECG100 PPG PD 檢波出 DUT LED 的紅光和紅外光的強度

5. 重新設置 AECG100 SpO2 : 如圖6 所示，先將 DC(R) 改成 400mV 使紅光的強度弱于紅外光的強度 DC(IR) = 625mV，然后鎖住這兩個(gè) DC 值。再將 AC(IR) 設置為 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(zhù)改變，SpO2 也就隨著(zhù)改變。(這樣的設置也符合人體實(shí)際測試的狀況，由于氧合血紅蛋白和缺氧血紅蛋白對紅光的吸光率變化較紅外光大，因此反射紅光強度變化較大，紅外光較小。)

圖6、設置 AECG100 SpO2 AC / DC / PI / R / SpO2 參數

6. 由 SpO2 Table 計算出 DUT 的 R 曲線(xiàn)：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(xiàn)，剛開(kāi)始時(shí)原廠(chǎng)設置 R 曲線(xiàn)為 SpO2 = 110 – 25R，但這 R 曲線(xiàn)可能和 DUT 的 R 曲線(xiàn)不一致，因此雖然設置相同的 R 值，但 DUT 測量到的 SpO2 值會(huì )和 AECG 100 的 SpO2 設置值不同。要獲得符合 DUT 的 R 曲線(xiàn)，可以用 DUT 實(shí)際測量到的 SpO2 值和變化的 R 值導出 R 曲線(xiàn)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，然后利用表格內的參數導出方程式得到 DUT 的 R 曲線(xiàn)。

7. 圖7 是改變 AECG100 的 R 值來(lái)測試 DUT (MAXREFDES103) 的 SpO2 值，以表中第二行的數值為例，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 測得的 SpO2 值，圖7 的表格內列出了 7 筆實(shí)測數據，SpO2 值從 100% 到 70%，從這 7 筆數據可以算出 R 曲線(xiàn)的一次 / 二次方程式，此方程式因為是 DUT 依據 AECG 100 改變的 R 值實(shí)測到的 SpO2 數值，因此可以得出 DUT 的實(shí)測 R 曲線(xiàn)。

生理參數模擬器AECG100,