Alın sıcaklık tabancasını devralın! Popüler oksimetre hangi çip çözümlerini ateşe verecek?
Alın termometreleri ve ventilatörler gibi tıbbi ürünleri takiben küresel salgının devam eden fermantasyonundan etkilenen kan oksimetrelerine olan talepte de patlama yaşandı. Kan oksijen satürasyonu, bu yeni koroner pnömoninin önemli tanısal göstergelerinden biri olduğu için, kandaki oksijen satürasyonunu ölçebilen oksimetrelere olan talep, kısa vadede 3-5 kat artışa yol açacaktır. Aynı zamanda, bazı endüstri uzmanları, salgından sonra, tıbbi kan oksijen izleme ekipmanına olan talebin önümüzdeki birkaç yıl içinde önemli ölçüde artmaya devam edeceğine ve büyüme oranının% 25 ile 30 arasında kalmasının beklendiğine inanıyor. %.
Oksimetre prensibi
Genel olarak oksimetreler iki kategoriye ayrılabilir: Biri hastanede kullanılan ve genellikle kan oksijen probu aracılığıyla kan oksijen verilerini elde etmek için yaşamsal belirti monitörüne entegre edilen hastane içi ekipmandır; diğeri ise hastane dışında kullanılır. Küçük parmak klipsi oksimetresi, kan oksijen verilerini birkaç saniye boyunca doğrudan parmak üzerinde tespit edebilir.
Oksimetre genellikle bir mikroişlemci, bellek (EPROM ve RAM), LED'leri kontrol eden iki dijitalden analoğa dönüştürücü, fotodiyot tarafından alınan sinyali filtreleyen ve yükselten ve mikroişlemciye sağlamak için alınan sinyali sayısallaştıran bir cihazdan oluşur. Analogdan dijitale dönüştürücüler ve diğer cihazlardan oluşur.LED'ler ve fotodiyotlar, hastanın parmak uçları veya kulak memeleri ile temas halinde olan küçük problara yerleştirilir. Bunlar arasında nabız oksimetresi genellikle küçük bir sıvı kristal ekran içerir.
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA oksimetre
Oksimetrenin ana ölçüm göstergeleri nabız hızı, kan oksijen satürasyonu ve perfüzyon indeksidir (PI). Örnek olarak küçük bir parmak klipsi oksimetresi alın. Prensip: kırmızı LED (660nm) ve kızılötesi LED (910nm) sürerek, mavi çizgi, hemoglobin oksijen molekülleri içermediğinde alıcı tüpün İndüksiyon eğrisinde, grafikten, indirgenmiş hemoglobinin nispeten güçlü bir 660nm kırmızı ışık absorpsiyonuna sahip olduğu, 910nm kızılötesi ışığın absorpsiyon uzunluğunun ise nispeten zayıf olduğu görülebilir. Kırmızı çizgi, alıcı tüp oksijenli hemoglobine yanıt verdiğinde hemoglobin ve kırmızı kan hücrelerinin oksijen molekülleri ile indüksiyon eğrisini temsil eder. 660 nm kırmızı ışığın emiliminin nispeten zayıf olduğu ve 910 nm kızılötesi ışığın emiliminin nispeten zayıf olduğu şekilden görülebilir. nispeten güçlüdür.
Kan oksijen ölçümünde, azaltılmış hemoglobin ve oksijenli hemoglobin, farklı dalga boylarının iki tür ışık absorpsiyonu arasındaki farkı tespit ederek, ölçülen veri farkı, kan oksijen satürasyonunu ölçmek için en temel verilerdir. Kan oksijen testinde, en yaygın iki dalga boyu olan 660nm ve 910nm, aslında daha yüksek doğruluk elde etmek için, iki dalga boyuna ek olarak, 8'e kadar dalga boyu bile vardır. Asıl sebep, insan hemoglobininin yanı sıra hemoglobinin azaltılması Oksihemoglobine ek olarak, başka hemoglobinler de vardır.Genellikle karboksihemoglobin görüyoruz.Dalga boyu ne kadar fazlaysa, oksimetrenin doğruluğu o kadar yüksek olur.
Oksimetre çip tasarım şemalarının envanteri
Oksimetre pazarını daha iyi anlamak için editör, okuyucular için piyasadaki ana oksimetre çip tasarım şemalarını derledi (eksiklikler varsa eklemeye hoş geldiniz).
01, Renesas Elektronik
Renesas Electronics oksimetre çözümü, son derece entegre bir sensör modülü OB1203 ve el tipi oksimetrelerin uygulama özellikleri için optimize edilmiş ve performans ile güç tüketimi arasında mükemmel bir denge sağlayan yüksek hassasiyetli bir analog RA2A1 MCU ile donatılmıştır. Renesas Electronics RA2A1 MCU, çözüm için eksiksiz bir sinyal koşullandırma ve ölçüm simülasyon fonksiyonları seti sağlar.Analog fonksiyonları arasında 16-bit SAR ADC, 24-bit Sigma-Delta ADC, karşılaştırıcı, operasyonel amplifikatör ve DAC bulunur. Sistem, 16 bit ADC, operasyonel amplifikatör ve PWM'yi birleştiren bir lityum pil şarj sistemi kullanır.
BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB Renesas elektronik oksimetre çözümü
Aynı zamanda, Renesas Electronics oksimetre çözümü, tek hücreli lityum-elektronik USB şarj tasarımı kullanır.RA2A1 ARM mikro denetleyicinin güçlü analog işlevi ile, lityum iyon pilin USB şarjını ihtiyaç duymadan kolayca gerçekleştirebilir. ek Bileşenler. Sistemin içindeki gerilim ve akım gerçek zamanlı olarak izlenebilmekte ve şarj yöntemi ihtiyaca göre ayarlanabilmektedir.
Renesas’ın oksimetre çözümüyle donatılmış son derece entegre sensör OB1203, sektördeki en küçük optik biyosensör modülüdür. Yansıtıcı fotopletismografi için tam entegre bir biyosensöre sahiptir. Kalp atış hızı ve kan oksijen satürasyonu uygun algoritmalarla belirlenebilir. (SpO2), solunum hızı ve kalp atış hızı değişkenliği. OB1203, ışık kaynağını ve sürücüyü tek bir optik optimizasyon paketinde birleştirir. Ana mikro denetleyici RA2A1, IIC iletişimi yoluyla doğrudan PPG verilerini elde edebilir.
Aynı zamanda çözüm, parmak teması olmadan 10 saniye sonra otomatik olarak kapanan düşük güçlü bir tasarım da sağlar.RA2A1 MCU ve biyosensör modülü OB1203'ün düşük güç özellikleri ile tüm sistemin güç tüketimi sağlanmıştır. daha da optimize edildi.
CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC Renesas elektronik oksimetre çözümü
Renesas’ın elektronik oksimetre çözümünün özellikleri:
1. Tekli pil Li-ion USB şarjı • Li-ion pilin basit gerçekleştirilmesi USB şarjı • Gerilim ve akımın gerçek zamanlı izlenmesi
2. Düşük güç sistemi • Düşük güçlü MCU RA2A1, düşük güçlü biyosensör modülü OB1203 • Parmak kullanmadan 10 saniye sonra gücü otomatik olarak kesin
3. Kontrol etmesi kolay • OB1203 ve OLED ile I2C iletişimi • Yaklaşırken, yeni PPG verileri oluştururken ve FIFO dolu olduğunda, OB1203 bir kesintiyi tetikler • AD ve PWM kontrol pil şarjı
4. Ölçüm aralığı • Kan oksijen satürasyonu:% 70 ~% 100 • Nabız: 25bpm ~ 200bpm
02, Texas Instruments
Texas Instruments nabız oksimetresi çözümünün AC / DC adaptör alt sistemi, AC güç hattını izole edilmiş bir regüle edilmiş DC çıkışına dönüştürür; sensör ön uç alt sistemi kırmızı / IR ledini çalıştırır ve fotodiyot girişini, elde edilen tamponlu hale dönüştürür. sistem işlemcisinin işleyebileceğini.
DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD Texas Instruments Nabız Oksimetresi Çözümü
Texas Instruments Pulse Oksimetre Çözümünün Özellikleri:
1. Entegre LED sürücüsü ve fotodiyot sinyal koşullandırma devresi, ışık emilimini yüksek bir doğruluk derecesi ile algılayabilir, böylece tasarımı basitleştirir ve nihai ürünün küçük bir form faktörünü korumasına yardımcı olur.
2. Yüksek verimli güç yönetimi çözümleri, pil ömrünü uzatmaya yardımcı olarak, kullanıcıların pili değiştirme veya yeniden şarj etme sıklığını azaltır.
3. Sensör ölçümlerini işleyebilen ve oksijen satürasyonu ve kalp atış hızını hesaplayabilen düşük güçlü bir mikro denetleyici.
03, NXP
NXP, taşınabilir nabız oksimetrelerine uygun, LCD ekranları destekleyen ve hastanın kanındaki oksijen içeriğini takip edebilen ultra düşük güçlü MCU'lar sağlar.
Bu cihazlar, kandaki oksijene doymuş hemoglobin yüzdesini izlemek için invazif olmayan basit bir yöntem sağlar. LCD ekran, kan oksijen satürasyonunu ve kalp atış hızını gösterecektir.
Nabız oksimetresi, bağımsız bir taşınabilir cihaz olarak veya büyük bir hasta izleme sisteminin parçası olarak kullanılabilir.
EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE NXP Nabız Oksimetresi
FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF NXP nabız oksimetresi destekleme cihazı
04, ADI
ADI, nabız oksimetresi tasarımı için eksiksiz bir yüksek performanslı doğrusal, karışık sinyal, MEMS ve dijital sinyal işleme teknolojileri yelpazesi sunar.
GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGADI nabız oksimetresi tasarım şeması
Nabız oksimetresi, iletim yolu, alma yolu, ekran ve arka ışık, veri arayüzü ve sesli alarmı içerir. Emisyon yolu, LED'i sürmek için kullanılan kırmızı ışık LED'i, kızılötesi ışık LED'i ve DAC'yi içerir. Alıcı yol, fotodiyot sensörleri, sinyal koşullandırma, analogdan dijitale dönüştürücüler ve işlemcileri içerir.
Nabız oksimetre sisteminin tasarım konuları ve temel zorlukları:
Bir nabız oksimetre sistemi tasarlarken, düşük kan perfüzyonu, egzersiz ve cilt nemi, başıboş ışık paraziti, karboksihemoglobin ve methemoglobin paraziti gibi birçok sorunun çözülmesi gerekir.
1. Düşük kan perfüzyonu (küçük sinyal seviyesi). Fotodiyot ölçümleri, nabız olaylarını yakalamak için geniş bir dinamik aralık ve düşük gürültü kazancı ile sinyal koşullandırma gerektirir. Gönderme ve alma yolları, yüksek çözünürlüklü DAC'lere ve yüksek çözünürlüklü ADC'lere sahip yüksek hassasiyetli analog ön uç devrelerine sahip yüksek kaliteli, düşük gürültülü LED sürücü devreleri gerektirir.
2. Egzersiz ve cilt nemi. Hareket, yazılım algoritmalarıyla çözülebilen yapaylıklara neden olur veya bunları algılamak ve çözmek için ADXL345 gibi ivmeölçerler kullanır.
3. Kaçak ışık paraziti. Kırmızı ışığa ve kızılötesi ışığa yanıt vermek için fotodiyotlar kullanın, ortam ışığından kolayca etkilenir. Bu nedenle, kırmızı ışığı ve kızılötesi ışık hedef sinyallerini filtrelemek için kullanılan algoritma çok önemlidir, bu da sinyal işlemenin daha karmaşık olduğu anlamına gelir. Bu durumda, daha yüksek sinyal işleme kapasitesine sahip bir DSP kullanmanız gerekir.
4. Karboksihemoglobin ve methemoglobin. Karbon monoksit (CO) hemoglobine kolayca bağlanarak kanı kırmızı HbO2'ye daha çok benzeterek yapay olarak yüksek SpO2 değerine neden olur. Hem bazındaki demir anormal bir durumdadır ve oksijen taşıyamaz (Fe + 2 yerine Fe + 3), bu hemoglobinde düşüşe ve yanlış düşük SpO2 okumasına neden olur. Daha fazla dalga boyu kullanmak doğruluğu artırabilir, ancak bu, daha yüksek performanslı bir dijital işleme DSP'si gerektirir ve işlem süresi kritiktir.
05, Renajie Elektronik
Renaje Electronics, fotodiyotları sürmek için zaman bölmeli çoklama kullanır ve aynı iletim yolu üzerindeki iki optik sinyali algılamak için periyodik olarak iki LED'i yakar. İki bağımsız sinyali aynı anda elde etmek için, sinyal ayrımını gerçekleştirmek için bir tutma devresinin kullanımını kontrol etmek için LED sürüş darbesi ile senkronize bir kontrol sinyali kullanılır ve sırasıyla iki kızılötesi ve kırmızı ışık sinyali elde edilir. LED sürücü zamanlama darbeleri ve örnekle ve tut devresi anahtarlama zamanlama darbeleri, RJM8L151'in GPIO'su tarafından sağlanır.
HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH Parmak Klipsi Nabız Oksimetre Şeması
Analog sinyal işleme ünitesi, sinyal dönüştürme, örnekleme ve tutma, amplifikasyon, filtreleme ve telafi işlevleri dahil olmak üzere fotodiyot tarafından toplanan sinyalin işlenmesini tamamlar. Fotodiyotun sinyal çıkışı bir akım sinyali olduğundan, sonraki devre tarafından işlenmeden önce bir voltaj sinyaline dönüştürülmesi gerekir. Dahası, fotodiyot ters önyargı durumunda çalışır ve bağlantı direnci nispeten büyüktür ve çıkış akımı nispeten küçüktür. Bu nedenle, daha yüksek bir giriş empedansına sahip bir işlemsel amplifikatör, I / V dönüşümü için TIA olarak seçilmelidir.
Akım-voltaj dönüştürme devresinin çıkışı, iki tür optik zaman bölmeli çoklanmış sinyaldir.İki optik sinyali ayırmak için, iki bağımsız örnekleme ve tutma devresi kullanılır ve RJM8L151'in GPIO'su, iki kanallı örnekleme ve tutma devreleri. Ve LED sürücü darbesinin kontrol darbesi ile senkronize edilecek.
Ayrılan AC sinyali çok zayıf olduğundan, DC bileşenini ve yüksek frekanslı paraziti ortadan kaldırmak için devrede kırmızı ışığı ve kızılötesi sinyalleri işlemek için bir bant geçiren filtre kullanılır. Bant geçiren filtre, yüksek geçiren ve alçak geçiren kısımlardan oluşur.Yüksek geçiren kısım, DC bileşenini filtrelemek için bir RC filtre ağı kullanır ve kesme frekansı 0.23 Hz'e ayarlanır. Alçak geçiren kısım, 0,48 Hz'lik bir kesme frekansına sahip ikinci dereceden bir alçak geçiren filtre devresi kullanır.
Ruinajie Electronics, pille çalışan IoT terminal cihazları için çok uygun olan RJM8L151 serisi ultra düşük güçlü MCU'ları piyasaya sürdü. RJM8L151 serisi, yalnızca çalışma ve bekleme güç tüketiminde mükemmel performansa sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda yerleşik 12 bitlik yüksek hassasiyetli ardışık yaklaşım ADC'ye ve yüksek hassasiyet için son derece yararlı olan 2 kanallı çok işlevli bir karşılaştırıcıya sahiptir. ve zayıf sinyal sensörlerinin gerçek zamanlı tespiti. RJM8L151'in zengin çevresel arayüzleri, çeşitli iletişim modüllerini ve fonksiyonel modüllerin genişletilmesini daha kolay hale getirir. RJM8L151, geliştirilmiş Harvard mimarisi CPU çekirdeği ve çok aşamalı boru hattı talimat sistemine dayanmaktadır.Aynı saat frekansının işlem performansı, geleneksel 8051'in 3 katıdır. Uygulama kodunu geliştirmek ve hata ayıklamak için Keil uVision veya IAR entegre geliştirme ortamını kullanır. .
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII RJM8L151 serisi MCU donanım blok şeması
Renajie elektronik parmak klipsi oksimetre çözümünün özellikleri:
1. RJM8L151'in normal çalışma voltajı aralığı 1.62V ila 5.5V arasındadır ve 2 ve 3 kuru pillerin doğrudan güç kaynağı için çok uygundur ve ek LDO devrelerine olan ihtiyacı ortadan kaldırır.Ayrıca, RJM8L151'in bekleme akımı da oldukça düşüktür. Normal dahili RTC'yi koruyabilen 0.5uA olarak Zamanlama, SRAM verilerini değiştirmeden tutarken, bu performans sistemin pil kapasitesi ve boyutu gereksinimlerini büyük ölçüde azaltabilir.
2. RJM8L151, 5us'tan daha kısa bir sürede düşük güç durumundan uyanır, bu da hızlı uyku ve uyanma düşük görev döngüsü çalışmasını gerçekleştirebilir ve bu da sistemin güç tüketimini büyük ölçüde azaltır.
3. RJM8L151, 4 saat kaynağına sahiptir: dahili yüksek hızlı saat, dahili düşük hızlı saat, harici yüksek hızlı saat ve harici düşük hızlı saat. RJM8L151'in saat kontrol modülü, farklı güç tüketimi ve performans gereksinimlerini elde etmek için bu saat kaynaklarını esnek konfigürasyonla böler.
4. Analog devreler açısından, RJM8L151 7-kanallı 12-bit ardışık yaklaşım ADC'ye, 1MSPS'ye kadar örnekleme dönüştürme oranına sahiptir ve harici referans voltaj girişini destekler.
5. RJM8L151, iki 16 bitlik temel zamanlayıcı ve giriş yakalama / çıkış karşılaştırması / PWM çıkış işlevlerini destekleyen 16 bitlik genel amaçlı bir zamanlayıcı da dahil olmak üzere çok sayıda zamanlama modülü tasarlamıştır.
06, Ying Ruien
Analog anahtar RS2105'in rolü, esas olarak zaman paylaşımlı çoklanmış ve belirli bir frekansla modüle edilmiş kırmızı LED ve kızılötesi LED ışıklar arasında geçiş yapmaktır. Bu, sabit bir akım çıkış sinyali oluşturmak için mikrodenetleyicinin dahili DAC'si ile işbirliği yapmak için bir op amp çipi (RS321 gibi) gerektirir, çünkü LED lamba nispeten kararlı bir dalga boyu elde etmek için sabit bir akımda çalışacaksa, emisyon akımı genellikle onlarca miliamper değerine ulaşması gerekir.Bu nedenle, analog anahtarın açık direncinin ≤1Ω olması ve bu çözümde kullanılan RS2105 analog anahtarının açık direncinin 0.6Ω olması gerekir.
JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ Ying Ruien ev parmak klipsi oksimetre prensibi diyagramı
Işığa duyarlı alıcı ucunda, op amp RS622, op amp'in giriş önyargı akımının Ib'nin pA seviyesinde olmasını gerektiren fotoelektrik dönüşümü elde etmek için kullanılır.Ayrıca, op amp'in bant genişliğinin 5MHz'nin üzerinde olması gerekir. Hızlı yanıtı karşılayın.Düşük gürültülü op amfi serisi, sistemin çözünürlüğünü daha iyi artırabilir. Güç kaynağı topolojisi açısından, biri iki kuru pil (3V) kullanmak ve ardından 5V'a yükseltmek ve ardından sistemin her devresi için düşürmektir.Diğerinde yeniden şarj edilebilen ve kullanılabilen bir lityum pil vardır. Düşük güç tüketimi LDORS3236, bu A topolojik sistemlerin her ikisi için de uygundur.
07, ZLG Ligong Teknolojisi
Ana kontrol, Huada Semiconductor'ın HC32L serisini benimser, çip Cortex M0 + çekirdeğini benimser, ana frekans aralığı 32 ~ 256K Flash, 4 ~ 32K RAM, güç kaynağı aralığı 1.8 ~ 5.5V ve akım sadece 0.5 Batarya hizmet ömrünü uzatabilen derin uyku durumunda uA, bu nedenle taşınabilir ürün uygulamaları için çok uygundur.
KKKKKKKKKKKKKKKKKKKK ZLG Ligong Technology taşınabilir oksimetre izleme çözümü
Bluetooth modülü, MCU ile cep telefonu arasında bir iletişim köprüsü görevi görür ve MCU tarafından toplanan verileri cep telefonuna iletir