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推荐l构筑健康,血氧仪应用方案

2022-12-12
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来源:江苏润石

经过三年的疫情,大家健康管理的观念提高,很多人都会购置一些家用医疗仪器来进行日常的健康监测。其实血氧仪就是一种用来检测人体血氧情况的仪器,目前市面上的血氧仪一般可以用来监测脉搏、血氧饱和度、血流灌注指数等等,但主要是用来看血氧饱和度。血氧饱和度这个指数,意思是结合了氧气的血红蛋白占所有血红蛋白的比例,如果血氧饱和度高,就证明血液中的氧浓度高,人体处于氧丰富的状态,相反,如果血氧饱和度低,就表示人体有缺氧的风险。一般来说,血氧饱和度在95%-100%是正常的,如果低于94%,就需要引起警惕,到医院检查缺氧的原因。一些有心肺疾病或者心脑血管疾病的患者,日常会比较常用到血氧仪。

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家庭使用的便携式指夹血氧仪灵活度高,能够在无创伤的基础上快速测量人体的血氧饱和百分比(SpO2),还有脉搏频率,受到了市场的广泛好评,持续畅销。

    基于血液中的血红蛋白对红光和红外线有不同的吸收能力,含氧血红蛋白(HbO2)与还原血红蛋白(Hb)相比,Hb吸收的红光较多,红外线较少。HbO2则相反,吸收的红光较少,红外线较多。红光和红外线LED灯在结构上紧挨着,这样方便在手指的单一位置透光。光线从手指的一面穿透到另一面,被光敏二极管接收后,产生对应比例的电压。

典型的便携式指夹血氧仪原理框图如下:


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  上图中,模拟开关 RS2105 用于切换红光 LED 和 红外线 LED 灯,它们分时复用并且调制有一定的频率,运放 RS321 配合 MCU 内部的 DAC 产生恒流输出的信号,因为LED灯恒流工作可以获得比较稳定的波长,发射电流常常达到数十mA,所以要求模拟开关的导通电阻最好小于 1Ω,RS2105 的导通电阻为 0.6Ω,满足应用要求。

    在光敏接收管侧,运放 RS622 用于实现光电转换,这就要求运放的输入偏置电流 Ib 是 pA 级别的,另外运放的带宽需要 5MHz 以上以满足快速反应,低噪声系列的运放能够更好的提高系统的分辨率。在电源拓扑上,一种是用两节干电池(3V)然后升压到 5V 再降压给系统各电路使用,另外一种带有锂电池,可以循环充电使用,低功耗 LDO  RS3236 均适合这两种拓扑系统。

低噪声运放 RS622的主要参数如下:

◆ 宽工作电压范围:2.5V~5.5V;

◆ 低失调电压:典型值 0.7mV,最大值 3mV;

◆ 低温度漂移:典型值 2uV/°C;

◆ 低输入偏置电流:1pA;

◆ 单位增益带宽:7MHz;

◆ 静态电流:600uA 每通道;

◆ 噪声系数:11nV/√Hz。

模拟开关RS2105 的主要参数如下:

◆ 宽输入电压范围:1.8V~5.5V;

◆ 导通电阻值:0.6Ω,最大 1Ω;

◆ 输出电流持续:500mA;

◆ -3dB 带宽:30MHz;

◆ 静态电流:小于 1uA;

◆ 有MSOP-10,TDFN-3*3-10L 封装可选。

低功耗LDO  RS3236的主要参数如下:

◆ 宽输入电压范围:1.7V~7.5V,支持 4 节干电池输入;

◆ 内部最大输出限流点:>500mA;

◆ 超低静态电流:20uA;

◆ 超低压差:1mV/mA;

◆ 超高 PSRR:70dB@1KHz;

◆ 输出电压精度可选:1% 或者 2.5%;

◆ 多种固定输出电压可选,有 SOT-23,SOT-89-3,SOT-23-5,UTDFN-1*1-4L 封装可选。

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