POCT仪器之——便携红外人体血氧饱和度监测仪揭秘
人体除心率、血压、呼吸频率和温度外,脉搏血氧(PO)被认为是排在第5位的最关键健康状况指标。血红蛋白(Hb)是血细胞的重要组成部分,它负责将氧气从肺部输送到身体的其它组织。血红蛋白在任一时刻所含的氧气量被称为氧饱和度。氧饱和度以百分比表示,它是血红蛋白的含氧量与血红蛋白携氧能力之比。血氧饱和度是反映人体呼吸功能及氧含量是否正常的重要生理参数,它是显示人体各组织是否健康的一个重要生理参数,严重缺氧会直接导窒息、休克、死亡等悲剧的发生。
数码显示板旁边是一只双运放SGM8622 XMS:
用小改刀拨开固定卡扣,取下电路板:
电路板背面,分布的元件较多:
MCU的型号被涂了:
刮掉涂漆,看见MCU的型号是C8051F007:
C8051F007是低功耗嵌入式单片机(MCU),该单片机具有供电电压低(2.7~3.6 v)、 功耗低(可低于1 ma)、体积小(8 mm×8 mm)、功能强等特点。该单片机具有12bit adc、35 6bram、32kflash,将采集到的光电信号进行分析、处理、记忆、消除干扰及温度波动,输出数据给LED显示板。
光头的发射光源及驱动电路
血氧饱和度探头中的光源采用了双色发光二极管PDFE 833,它能发出波长分别是 660 nm和 940 nm的红光和红外光。红光和红外光经过人体的组织反射后被光电信号接收探头(硅光电池)接收。双色发光LED驱动采用 H 桥电路, 由MCU控制其调制并交替发光,如下图所示:
特制的940 nm近红外光和 660 nm红光双波长发光二极管微距图片:
351A和352A是贴片三极管(NPN,PNP)对管,构成光头LED的H 桥驱动电路:
SGM8622 XMS是低噪声CMOS双运算放大器,构成前置电路中的跨导放大器及相关电路:
PHPI是DC-DC转换IC,将2节5号电池转为12V电源给LED显示板电路供电:
四、分离仪器上下端,察看光电探头
电池仓内
用小改刀拨开电池仓下面的弹簧卡头:
松开仪器上下部分:
将粘在仪器下端的防过敏橡胶内套剥开,露出光电信号接收探头:
取下下端的橡胶内套,光电信号接收探头全貌——硅光电池:
光电信号接收探头(硅光电池)的微距图片:
将仪器装还原,按下电源开关按钮,可以看见光源发射窗的红光闪烁:
放入手指,3、4秒钟就测量出数据:脉搏63(次/分钟),血氧饱和度98%
结束语:
该仪器检测精度取决于硬件设计和软件算法;日常使用中,该仪器基本无故障、很耐用,很省电,只要不进水,轻微的摔,都不会有影响。
随着电子技术和传感器技术的发展,更多的便携式医疗监测仪器开始进入家庭,例如:血糖仪、血压计、血氧仪、尿酸计、总胆固醇计等等。用于日常对人体健康状况的自我监测,起到很好地预警作用。