在全球飽受新冠肺炎疫情肆虐的今天，醫(yī)療設(shè)備獲得了前所未有的關(guān)注，其中氧監(jiān)測設(shè)備更是比以往任何時(shí)候都要重要，因此，近期《半導(dǎo)體器件應(yīng)用》雜志便對一款來自魚躍醫(yī)療(yuwell)指夾式脈搏血氧儀YX303進(jìn)行拆機(jī)圖解。

在全球飽受新冠肺炎疫情肆虐的今天，醫(yī)療設(shè)備獲得了前所未有的關(guān)注，其中與之相關(guān)的血氧監(jiān)測設(shè)備更是比以往任何時(shí)候都要重要。在醫(yī)學(xué)上，血氧水平是一個(gè)人身體素質(zhì)的反映，而且血氧飽和度(SpO2)可以反映血液循環(huán)系統(tǒng)以及呼吸循環(huán)系統(tǒng)的重要參數(shù),能夠判斷人體是否健康或者周圍環(huán)境是否缺氧的重要指標(biāo)。因此，血氧監(jiān)測設(shè)備可以在這場無硝煙的戰(zhàn)場中起到迅速警示的作用。

要知道，如今我們之所以能夠?qū)崟r(shí)且精準(zhǔn)監(jiān)測出血氧飽和度，就不得不提到“現(xiàn)代血氧測量技術(shù)之父”青柳卓雄(Takuo Aoyagi)發(fā)明的脈搏血氧儀。因?yàn)槿绻凑諅鹘y(tǒng)的血氧飽和度測量方法，首先是需要進(jìn)行人體采血，再利用專業(yè)的血?dú)夥治鰞x分析并測出結(jié)果，但這樣操作，最終的結(jié)果報(bào)告往往還需要等上個(gè)20-30分鐘，延遲時(shí)間的增長，會(huì)很容易給醫(yī)護(hù)人員造成決策上的失誤，而如今的脈搏血氧儀卻能輕便、準(zhǔn)確、無需抽血式檢測出人體血氧飽和度，大大提高了治療效率。

另外，脈搏血氧儀不僅在新冠肺炎的治療中起到重要作用，而且漸漸成為了普通家庭日常重要生理監(jiān)測的手段之一，能夠幫助我們更全面的了解自己的健康狀況。因此，近期《半導(dǎo)體器件應(yīng)用》雜志便對一款來自魚躍醫(yī)療(yuwell)指夾式脈搏血氧儀YX303進(jìn)行拆機(jī)圖解，為大家?guī)憩F(xiàn)代生活血氧儀對我們來說不可或缺方面有哪些?

其工作原理是采用光電血氧檢測技術(shù)結(jié)合容積脈搏描記技術(shù)，用兩束不同波長的光通過透射指夾式傳感器，照射人體指端而由光敏逐漸獲取測量信號，所獲取信息經(jīng)電子電路和微處理器處理后由顯示屏顯示所測結(jié)果。產(chǎn)品YX303，尺寸58x32x34毫米，重量54g(包括電池)。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與注塑工藝來看，它似乎與其他公司出售的產(chǎn)品沒有太大區(qū)別，屬于傳統(tǒng)的上下殼體一體化設(shè)計(jì)，利用扣位、定位柱及彈性鋼圈等部件連接上下殼。

首先在進(jìn)行該款血氧儀拆解之前，簡單科普一下關(guān)于血氧儀的常識(shí)，例如血氧飽和度通常應(yīng)該要在95%以上才是人體的正常水平，當(dāng)血液中血氧的濃度處于較低水平時(shí)，便會(huì)影響心臟和大腦等正常工作。另外，很多臨床疾病也會(huì)造成氧供給的缺乏，這將直接影響細(xì)胞的正常新陳代謝，嚴(yán)重的還會(huì)威脅人的生命，所以血氧飽和度實(shí)時(shí)監(jiān)測在臨床救護(hù)中非常重要。

使用時(shí)需要將血氧儀打開(可以擠壓設(shè)備的頂部)，然后手指插入橡膠孔道(手指要充分插入)再單擊面板開關(guān)按鈕，便可從顯示屏讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。紅框位置為LED對管，屬于無創(chuàng)探測技術(shù)，上方為紅外光發(fā)射管、下方為紅外光接收管。另外，該款產(chǎn)品使用的材質(zhì)還算不錯(cuò)，據(jù)介紹，其將硅膠的柔軟特性與人體工程學(xué)相結(jié)合，因此貼合性會(huì)更好，佩戴更舒暢。

在剛放入手指時(shí)，可以看到測量下方的脈搏波形是比較混亂的，大約在3、4秒后波形變?yōu)檎２⑶议_始顯示血氧值(左邊)和測量脈率(右邊)。因?yàn)橛挟愇镒钃?，使得主控芯片部分不能完整呈現(xiàn)，但依然能知主控芯片是采用意法半導(dǎo)體的STM32F051C8T6系列，芯片采用ARM Cortex-M0內(nèi)核，主頻(MHz)可以運(yùn)行為48，內(nèi)部集成FLASH (KB)為64，RAM (KB)為8，同時(shí)集成10個(gè)獨(dú)立的12位ADC通道，工作電壓為2-3.6，可以大大延長電池使用壽命，因此非常適合便攜式產(chǎn)品應(yīng)用。

STM32F051X系列特點(diǎn)：1、可在-40至+85℃和-40至+105℃溫度范圍。2、范圍從2.0到3.6V電源，全面的省電模式，允許設(shè)計(jì)低功耗應(yīng)用。3、包括四個(gè)不同封裝的器件，從32引腳到64針，可根據(jù)所選擇的設(shè)備對應(yīng)不同的外設(shè)組。

此外，通過主控芯片的控制，采用醫(yī)療專用的光電手指夾，運(yùn)用朗伯比爾定律將血液特征變化映射的不同變化數(shù)據(jù)檢測出來傳送給單片機(jī);并且由于人體指尖血液特征信號比較微小，干擾也比較多。所以要用到前置放大電路，濾波電路，二級放大電路。

下面接著來看看其他芯片方面，紅框位置為潤石(RUNIC)的模擬開關(guān)RS 2105，它是一款雙、低通阻，單極雙擲(SPDT)模擬開關(guān)，設(shè)計(jì)操作從1.8V到5.5V，能夠同時(shí)處理模擬和數(shù)字信號，具有快速開關(guān)速度(50ns)和低的導(dǎo)通電阻((0.6ΩtYP)的特點(diǎn)。

潤石(RUNIC)模擬開關(guān)RS 2105電氣特性：黃框位置為圣邦微(SGMICRO)的低噪音、低電壓和低功率運(yùn)算放大器SGM 8634，該器件具有6MHZ高增益帶寬乘積，3.7V/μs的旋轉(zhuǎn)速率和5V的470μA/放大器的靜態(tài)電流，為了能在低壓和低噪聲系統(tǒng)中提供最佳性能，它還提供了鐵路對鐵路輸出擺動(dòng)成為沉重的負(fù)荷。輸入共模電壓范圍包括接地，最大輸入偏置電壓為3.5mV。操作范圍為2.5V~5.5V。

另外，在晶振方面，則是采用了深圳市星通時(shí)頻電子的無源插件晶體諧振器8.000MHZ HC-49US，其具備具備高精度、低抖動(dòng)、低功耗優(yōu)勢。特點(diǎn)：1、額定頻率范圍：3.2Mhz~100Mhz。2、外部尺寸規(guī)格：11.05*4.65*3.38 MAX。3、諧波次數(shù)：基頻、三次泛音。

半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)通過拆解了解到，由于在電路主控板模塊采用了成熟可靠的意法半導(dǎo)體(ST)STM32F0系列、低功耗的潤石(RUNIC)模擬開關(guān)RS 2105系列、高性能的圣邦微(SGMICRO)運(yùn)算放大器SGM 8634系列以及其他重要元器件，所以能夠“完美兼顧”功耗和實(shí)時(shí)處理性能、并且得益于功能強(qiáng)大的低功耗芯片組，可以無延遲計(jì)算出人體健康數(shù)據(jù)，更加具備高靈活性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能省電和更長的電池使用壽命。另外，在PCB板電路設(shè)計(jì)方面層次分明，布局較有條理，有貼片元件以及上下皆有一顆芯片絲印，保證了內(nèi)部穩(wěn)定性、抗干擾性和散熱性能。

值得一提的是，在這個(gè)以預(yù)防為主的現(xiàn)代醫(yī)療體系中，用于監(jiān)測人體重要生理參數(shù)的穿戴式醫(yī)療設(shè)備愈加占據(jù)重要地位。這款血氧儀設(shè)備體積小，佩戴舒適且可以連續(xù)準(zhǔn)確的提供關(guān)鍵健康數(shù)據(jù)，例如隨時(shí)隨地更新并檢測血氧和脈搏的數(shù)據(jù)，而且該款血氧儀可以說集齊了醫(yī)學(xué)功能的集成電路、現(xiàn)代信息科學(xué)等學(xué)科元素，對于發(fā)展電子設(shè)備多功能化、多場景化有著重要的意義。

雖然目前血氧儀飽和度并不能明確提醒是否感染了新冠病毒，但它確實(shí)是一個(gè)我們平時(shí)應(yīng)該關(guān)注健康的重要指標(biāo)，以日常身體鍛煉為例，血氧飽和度就可以作為評估運(yùn)動(dòng)后是否對身體造成負(fù)荷的參考。另外，心血管疾病是我國人群死亡率較高的原因之一，而且現(xiàn)在越來越呈現(xiàn)年輕化發(fā)病的趨勢，因此，如今除了便攜式血氧儀，其他能具備監(jiān)測血氧飽和度數(shù)據(jù)功能的設(shè)備也是不錯(cuò)的選擇。

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