經過三年的疫情,大家健康管理的觀念提高,很多人都會購置一些家用醫療儀器來進行日常的健康監測。其實血氧儀就是一種用來檢測人體血氧情況的儀器,目前市面上的血氧儀一般可以用來監測脈搏、血氧飽和度、血流灌注指數等等,但主要是用來看血氧飽和度。血氧飽和度這個指數,意思是結合了氧氣的血紅蛋白占所有血紅蛋白的比例,如果血氧飽和度高,就證明血液中的氧濃度高,人體處于氧豐富的狀態,相反,如果血氧飽和度低,就表示人體有缺氧的風險。一般來說,血氧飽和度在95%-100%是正常的,如果低于94%,就需要引起警惕,到醫院檢查缺氧的原因。一些有心肺疾病或者心腦血管疾病的患者,日常會比較常用到血氧儀。
家庭使用的便攜式指夾血氧儀靈活度高,能夠在無創傷的基礎上快速測量人體的血氧飽和百分比(SpO2),還有脈搏頻率,受到了市場的廣泛好評,持續暢銷。
??? 基于血液中的血紅蛋白對紅光和紅外線有不同的吸收能力,含氧血紅蛋白(HbO2)與還原血紅蛋白(Hb)相比,Hb吸收的紅光較多,紅外線較少。HbO2則相反,吸收的紅光較少,紅外線較多。紅光和紅外線LED燈在結構上緊挨著,這樣方便在手指的單一位置透光。光線從手指的一面穿透到另一面,被光敏二極管接收后,產生對應比例的電壓。
典型的便攜式指夾血氧儀原理框圖如下:
? 上圖中,模擬開關 RS2105 用于切換紅光 LED 和 紅外線 LED 燈,它們分時復用并且調制有一定的頻率,運放 RS321 配合 MCU 內部的 DAC 產生恒流輸出的信號,因為LED燈恒流工作可以獲得比較穩定的波長,發射電流常常達到數十mA,所以要求模擬開關的導通電阻最好小于 1Ω,RS2105 的導通電阻為 0.6Ω,滿足應用要求。
??? 在光敏接收管側,運放 RS622 用于實現光電轉換,這就要求運放的輸入偏置電流 Ib 是 pA 級別的,另外運放的帶寬需要 5MHz 以上以滿足快速反應,低噪聲系列的運放能夠更好的提高系統的分辨率。在電源拓撲上,一種是用兩節干電池(3V)然后升壓到 5V 再降壓給系統各電路使用,另外一種帶有鋰電池,可以循環充電使用,低功耗 LDO? RS3236 均適合這兩種拓撲系統。
低噪聲運放 RS622的主要參數如下:
◆ 寬工作電壓范圍:2.5V~5.5V;
◆ 低失調電壓:典型值 0.7mV,最大值 3mV;
◆ 低溫度漂移:典型值 2uV/°C;
◆ 低輸入偏置電流:1pA;
◆ 單位增益帶寬:7MHz;
◆ 靜態電流:600uA 每通道;
◆ 噪聲系數:11nV/√Hz。
模擬開關RS2105 的主要參數如下:
◆ 寬輸入電壓范圍:1.8V~5.5V;
◆ 導通電阻值:0.6Ω,最大 1Ω;
◆ 輸出電流持續:500mA;
◆ -3dB 帶寬:30MHz;
◆ 靜態電流:小于 1uA;
◆ 有MSOP-10,TDFN-3*3-10L 封裝可選。
低功耗LDO? RS3236的主要參數如下:
◆ 寬輸入電壓范圍:1.7V~7.5V,支持 4 節干電池輸入;
◆ 內部最大輸出限流點:>500mA;
◆ 超低靜態電流:20uA;
◆ 超低壓差:1mV/mA;
◆ 超高 PSRR:70dB@1KHz;
◆ 輸出電壓精度可選:1% 或者 2.5%;
◆ 多種固定輸出電壓可選,有 SOT-23,SOT-89-3,SOT-23-5,UTDFN-1*1-4L 封裝可選。