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智能化的医疗血氧仪让健康生活触手可及

作者:AG九游会老哥俱乐部更新时间:2020-08-04 06:08点击次数:字号:T|T

  在全球饱受新冠肺炎疫情肆虐的今天,医疗设备获得了前所未有的关注,其中氧监测设备更是比以往任何时候都要重要,因此,近期《半导体器件应用》杂志便对一款来自鱼跃医疗(yuwell)指夹式脉搏血氧仪YX303进行拆机图解。

  在全球饱受新冠肺炎疫情肆虐的今天,医疗设备获得了前所未有的关注,其中与之相关的血氧监测设备更是比以往任何时候都要重要。在医学上,血氧水平是一个人身体素质的反映,而且血氧饱和度(SpO2)可以反映血液循环系统以及呼吸循环系统的重要参数,能够判断人体是否健康或者周围环境是否缺氧的重要指标。因此,血氧监测设备可以在这场无硝烟的战场中起到迅速警示的作用。

  要知道,如今我们之所以能够实时且精准监测出血氧饱和度,就不得不提到“现代血氧测量技术之父”青柳卓雄(Takuo Aoyagi)发明的脉搏血氧仪。因为如果按照传统的血氧饱和度测量方法,首先是需要进行人体采血,再利用专业的血气分析仪分析并测出结果,但这样操作,最终的结果报告往往还需要等上个20-30分钟,延迟时间的增长,会很容易给医护人员造成决策上的失误,而如今的脉搏血氧仪却能轻便、准确、无需抽血式检测出人体血氧饱和度,大大提高了治疗效率。

  另外,脉搏血氧仪不仅在新冠肺炎的治疗中起到重要作用,而且渐渐成为了普通家庭日常重要生理监测的手段之一,能够帮助我们更全面的了解自己的健康状况。因此,近期《半导体器件应用》杂志便对一款来自鱼跃医疗(yuwell)指夹式脉搏血氧仪YX303进行拆机图解,为大家带来现代生活血氧仪对我们来说不可或缺方面有哪些?

  其工作原理是采用光电血氧检测技术结合容积脉搏描记技术,用两束不同波长的光通过透射指夹式传感器,照射人体指端而由光敏逐渐获取测量信号,所获取信息经电子电路和微处理器处理后由显示屏显示所测结果。产品YX303,尺寸58x32x34毫米,重量54g(包括电池)。从结构设计与注塑工艺来看,它似乎与其他公司出售的产品没有太大区别,属于传统的上下壳体一体化设计,利用扣位、定位柱及弹性钢圈等部件连接上下壳。

  首先在进行该款血氧仪拆解之前,简单科普一下关于血氧仪的常识,例如血氧饱和度通常应该要在95%以上才是人体的正常水平,当血液中血氧的浓度处于较低水平时,便会影响心脏和大脑等正常工作。另外,很多临床疾病也会造成氧供给的缺乏,这将直接影响细胞的正常新陈代谢,严重的还会威胁人的生命,所以血氧饱和度实时监测在临床救护中非常重要。

  使用时需要将血氧仪打开(可以挤压设备的顶部),然后手指插入橡胶孔道(手指要充分插入)再单击面板开关按钮,便可从显示屏读取相关数据。红框位置为LED对管,属于无创探测技术,上方为红外光发射管、下方为红外光接收管。另外,该款产品使用的材质还算不错,据介绍,其将硅胶的柔软特性与人体工程学相结合,因此贴合性会更好,佩戴更舒畅。

  在刚放入手指时,可以看到测量下方的脉搏波形是比较混乱的,大约在3、4秒后波形变为正常并且开始显示血氧值(左边)和测量脉率(右边)。因为有异物阻挡,使得主控芯片部分不能完整呈现,但依然能知主控芯片是采用意法半导体的STM32F051C8T6系列,芯片采用ARM Cortex-M0内核,主频(MHz)可以运行为48,内部集成FLASH (KB)为64,RAM (KB)为8,同时集成10个独立的12位ADC通道,工作电压为2-3.6,可以大大延长电池使用寿命,因此非常适合便携式产品应用。

  STM32F051X系列特点:1、可在-40至+85℃和-40至+105℃温度范围。2、范围从2.0到3.6V电源,全面的省电模式,允许设计低功耗应用。3、包括四个不同封装的器件,从32引脚到64针,可根据所选择的设备对应不同的外设组。

  此外,通过主控芯片的控制,采用医疗专用的光电手指夹,运用朗伯比尔定律将血液特征变化映射的不同变化数据检测出来传送给单片机;并且由于人体指尖血液特征信号比较微小,干扰也比较多。所以要用到前置放大电路,滤波电路,二级放大电路。

  下面接着来看看其他芯片方面,红框位置为润石(RUNIC)的模拟开关RS 2105,它是一款双、低通阻,单极双掷(SPDT)模拟开关,设计操作从1.8V到5.5V,能够同时处理模拟和数字信号,具有快速开关速度(50ns)和低的导通电阻((0.6tYP)的特点。

  润石(RUNIC)模拟开关RS 2105电气特性:黄框位置为圣邦微(SGMICRO)的低噪音、低电压和低功率运算放大器SGM 8634,该器件具有6MHZ高增益带宽乘积,3.7V/s的旋转速率和5V的470A/放大器的静态电流,为了能在低压和低噪声系统中提供最佳性能,它还提供了铁路对铁路输出摆动成为沉重的负荷。输入共模电压范围包括接地,最大输入偏置电压为3.5mV。操作范围为2.5V~5.5V。

  另外,在晶振方面,则是采用了深圳市星通时频电子的无源插件晶体谐振器8.000MHZ HC-49US,其具备具备高精度、低抖动、低功耗优势。特点:1、额定频率范围:3.2Mhz~100Mhz。2、外部尺寸规格:11.05*4.65*3.38 MAX。3、谐波次数:基频、三次泛音。

  半导体器件应用网通过拆解了解到,由于在电路主控板模块采用了成熟可靠的意法半导体(ST)STM32F0系列、低功耗的润石(RUNIC)模拟开关RS 2105系列、高性能的圣邦微(SGMICRO)运算放大器SGM 8634系列以及其他重要元器件,所以能够“完美兼顾”功耗和实时处理性能、并且得益于功能强大的低功耗芯片组,可以无延迟计算出人体健康数据,更加具备高灵活性,同时实现了节能省电和更长的电池使用寿命。另外,在PCB板电路设计方面层次分明,布局较有条理,有贴片元件以及上下皆有一颗芯片丝印,保证了内部稳定性、抗干扰性和散热性能。

  值得一提的是,在这个以预防为主的现代医疗体系中,用于监测人体重要生理参数的穿戴式医疗设备愈加占据重要地位。这款血氧仪设备体积小,佩戴舒适且可以连续准确的提供关键健康数据,例如随时随地更新并检测血氧和脉搏的数据,而且该款血氧仪可以说集齐了医学功能的集成电路、现代信息科学等学科元素,对于发展电子设备多功能化、多场景化有着重要的意义。

  虽然目前血氧仪饱和度并不能明确提醒是否感染了新冠病毒,但它确实是一个我们平时应该关注健康的重要指标,以日常身体锻炼为例,血氧饱和度就可以作为评估运动后是否对身体造成负荷的参考。另外,心血管疾病是我国人群死亡率较高的原因之一,而且现在越来越呈现年轻化发病的趋势,因此,如今除了便携式血氧仪,其他能具备监测血氧饱和度数据功能的设备也是不错的选择。

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