在人体测试中,要能准确测试待测物在 70% 血氧浓度(SpO2)的性能,不论是实务与伦理上都具有挑战性。能达到此血氧值的受试者试验,通常需要在具备专业设备的临床环境中进行,并需严格的医疗监控与受试者筛选。即使如此,要长时间维持稳定且可重现的 70% 血氧值,用于系统性的设备评估,仍然相当困难。
因此,可控的 PPG 光学信号模拟做为更实际且具重现性的测试方法,可有效用于验证设备在低血氧状态下的性能表现。


使用功能测试仪测试 70% 血氧浓度的方法与步骤

1. 将待测血氧仪的 LED 与光电二极体(PD),分别对准功能测试仪的 PD 与 LED。此设置可让功能测试仪和待测血氧仪的 LED 同步发光,模拟皮肤反射光的光学行为。

2. 设定功能测试仪红光与红外光 PPG 信号的心率值,并先在固定心率条件下进行血氧量测。

3. 调整红光与红外光的 AC 与 DC 参数(Rac、Rdc、IRac、IRdc),由此可计算出对应红光与红外光的灌注指数 PI(R) 与 PI(IR)(定义为AC/DC × 100%)。
同时可计算 R 值:R = PI(R)/PI(IR) = (Rac/Rdc)/(IRac/IRdc)。

4. 假设已建立一个参考 R 曲线:SpO2 = 100 – 30R(R 曲线需透过另一个测试流程建立,且专属于相同型号的血氧仪)。
若要测试 SpO2 = 70%,则需设定 R = 1。为达成 R = 1,可设定:Rac = IRac,且 Rdc = IRdc

5. 功能测试仪设定范例:
心率:70BPM
Rac = IRac = 10mV
Rdc = IRdc = 300mV

启动功能测试仪的红光与红外光 LED 后,待测血氧仪将接收对应的光学信号。若待测血氧仪在此条件下显示 SpO2 = 70%,则表示其在此可控的测试设定下,具备正确量测 70% 血氧浓度的能力。


SpO2 = 70% 仅为单一测试点。透过调整功能测试仪的各项参数,可系统性模拟完整的 SpO2 范围,用于验证设备的准确度、量测范围与稳定度。
由于可单独控制红光与红外光的 AC、DC 参数,各测试条件皆可稳定重现。相较之下,人体测试会受到生理差异影响,难以达成一致且可重复的测试。

同样地,透过调整 AC 信号的频率,可模拟不同心率条件,用于测试心率性能,并可进一步评估,于可控的实验室环境中,心率变化对 SpO2 量测稳定度的影响。

 

参考产品

 

输出 ECG 心电模拟信号,并可叠加多种起搏、直流偏移和噪声模拟信号,有效模拟真实使用情境。搭配 PPG 模块时,可同时输出 ECG 和 PPG 信号,进行 PWTT 或 PWV 功能测试,验证待测物非侵入式血压量测算法的精确度。

 

  • PPG 模块

包含 PPG-2TF-660 2.0 穿透式血氧性能测试模块PPG-2R-880/PPG-2R-940 反射式血氧性能测试模块,除了 PPG 心率测试,亦可调整红光和红外光的 AC、DC、PI 值模拟 PPG 信号,测试SpO2 血氧饱和度功能的精确度;以及 PPG-1R-525 反射式绿光心率性能测试模块,可输出绿光模拟信号模拟 PPG 信号。