【導(dǎo)讀】指夾式血氧儀是用來監(jiān)測(cè)血氧飽和度的一種小型儀器,體積小、功耗低、使用方便、便于攜帶。測(cè)量時(shí)只需將手指插入指夾式光電傳感器中,即可測(cè)量血氧飽和度值和脈率。血氧飽和度指的是血液中被氧結(jié)合的氧合血紅蛋白的容量,占全部可結(jié)合的血紅蛋白容量的百分比。它是反應(yīng)人體是否缺氧的一個(gè)重要的指標(biāo),是體現(xiàn)呼吸循環(huán)的重要生理參數(shù)。血氧飽和度正常值應(yīng)該在95%-100%,如果低于94%,就需要引起警惕,盡快到醫(yī)院檢查缺氧的原因。
隨著我國(guó)人口老齡化速度不斷加快,人們對(duì)慢病預(yù)防和健康管理的需求呈上漲趨勢(shì)。例如,患有心腦血管疾病的病人會(huì)因血液黏稠、冠狀動(dòng)脈硬化、血管腔狹窄從而導(dǎo)致供氧困難。由于病毒感染等原因造成的呼吸系統(tǒng)疾病,患者也會(huì)因?yàn)楹粑щy導(dǎo)致吸入氧氣量不足。如果患者重度缺氧,得不到及時(shí)供氧搶救,很可能有生命危險(xiǎn)。因此,這類人群需要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)血氧含量,預(yù)防危險(xiǎn)發(fā)生。指夾式血氧儀正是一款具備“預(yù)防”屬性的家用健康設(shè)備。
指夾式血氧儀的測(cè)量原理是根據(jù)還原血紅蛋白(Hb)和氧合血紅蛋白(HbO2)對(duì)紅光和紅外光的吸收能力不同,用兩束不用波長(zhǎng)的光(紅光和紅外光)照射人體指端而由光敏組件獲取測(cè)量信號(hào),所獲取信息經(jīng)過處理后分析出血氧飽和度值。
圖1 指夾式血氧儀原理框圖
圖1為指夾式血氧儀原理框圖,圖中,模擬開關(guān)用于切換紅光LED和紅外光LED燈,LED燈發(fā)射電流可達(dá)到幾十mA,因此要求模擬開關(guān)具有低導(dǎo)通電阻特性。紅光和紅外光LED由通用運(yùn)放和三極管構(gòu)成的恒流電路驅(qū)動(dòng),具有較高的電流精度和較低的溫度漂移。在光敏接收管側(cè),運(yùn)放用于實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,一般選用低噪聲運(yùn)放,能夠更好地提高系統(tǒng)的分辨率。在電源拓?fù)渖?,一種是采用兩節(jié)干電池(3V)供電,通過DC-DC升壓到3.6V,再通過LDO降壓給系統(tǒng)各電路使用,另一種采用鋰電池供電,可以循環(huán)充電使用。
1、 模擬開關(guān)
超低導(dǎo)通電阻模擬開關(guān)BL1555:
● 寬工作電壓范圍:1.65~5.5V
● 超低導(dǎo)通電阻:0.3Ω
● -3dB 帶寬:33MHz
● 靜態(tài)電流:小于 1uA
● 高隔離度:-66dB
● 工作溫度范圍:-40~+125℃
● MSOP10,QFN1.8x1.4-10L 封裝可選
表1 模擬開關(guān)選型表
2、 運(yùn)算放大器
低噪聲運(yùn)放BL3782/84:
● 寬工作電壓范圍:2.1V~5.5V
● 低失調(diào)電壓:最大值 3.5mV
● 低溫度漂移:典型值 2.4uV/℃
● 低輸入偏置電流:1pA
● 增益帶寬積(GBW):6MHz
● 靜態(tài)電流:470uA 每通道
● 噪聲系數(shù):13nV/√Hz
通用運(yùn)放BL321L:
● 寬工作電壓范圍:2.1V~5.5V
● 低失調(diào)電壓:最大值 3.5mV
● 低溫度漂移:典型值 2.7uV/℃
● 低輸入偏置電流:1pA
● 增益帶寬積(GBW):1MHz
● 靜態(tài)電流:40uA 每通道
● 噪聲系數(shù):27nV/√Hz
表2 運(yùn)算放大器選型表
3、 LDO
低噪聲高電源抑制比LDO BL9161G, BL9162:
● 寬工作電壓范圍
● 良好的電源抑制比指標(biāo)
● 低關(guān)斷電流
● 低dropout電壓
● 內(nèi)置過熱保護(hù)功能
● 快放電功能
● DFN1x1-4L,SOT23-5,SOT23-3,SC70-5封裝
表3 LDO選型表
4、 鋰電池充電芯片
線性充電管理芯片BL4054B,BL4056C:
● 鋰電池正負(fù)極反接保護(hù)(部分型號(hào))
● Vcc 輸入端反接保護(hù)(部分型號(hào))
● 可編程充電電流
● 恒定電流/恒定電壓
● 溫度自適應(yīng)可實(shí)現(xiàn)充電速率最大化
● 精度達(dá)到±1%的預(yù)設(shè)充電電壓
● 自動(dòng)再充電
● C/10 充電終止
● 2.9V涓流充電
● 軟啟動(dòng)限制浪涌電流
表4 鋰電池充電芯片選型表
5、 DC-DC升壓電路
BL8536和ME2188是PFM高效同步升壓電路,靜態(tài)電流低,外圍電路簡(jiǎn)單,非常適合干電池供電的電子產(chǎn)品應(yīng)用。
● 效率達(dá)93%以上
● 0.9V低啟動(dòng)電壓
● 同步整流,不需外圍肖特基二極管?
表5 DC-DC升壓芯片選型表
6、 低壓MOSFET
BLM2301和BLM2305為采用溝槽技術(shù)的P溝道低壓MOSFET, 具有極低的導(dǎo)通電阻,低至0.7V的柵極開啟電壓非常適合采用電池供電的便攜電子產(chǎn)品。
表6 低壓P溝道MOSFET選型表
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