标签: 血氧仪

指夹式脉搏血氧仪是一种广泛应用于临床医学和家庭生活的医用设备。凭借其紧凑的设计、方便的使用方式和准确的测量结果，它已成为一个现象级的产品，再通过某位名人的不经意的带货，让全国带来了血氧仪的疯抢，本文将通过拆解和分析，深入探讨其主要原理、主要器件功能和结构特点。 先看一看本次的拆品： 上手看一看效果： 可以看出来可以显示脉搏和血氧饱和度，还能显示脉搏曲线。 不放手指的时候会提示“Finger Out”，自动开关机（因为没有按键），那么这些功能都是如何实现的呢？随着我们的拆解慢慢揭晓。 拆解开始： 1、整体没有看到什么具体螺纹，推测整体使用的都是卡扣进行固定，咱们再进行一下确认 护屏是通过背胶固定在上壳的，里面也没有螺纹的痕迹，屏幕是一个全彩的液晶屏。 看一个小细节，这里预留了一个挂绳的穿孔。 2、看一看电池仓 设备使用2节7号电池供电，可以看到电池仓内有电池的放置方向提示，两个弹簧在一侧，这种设计其实很违和的，与大众的固有习惯不太一样，一般负极放弹簧，电池仓盖是通过卡扣固定的。 3、拆解手指套 手指套是硅胶材质，佩戴合适挺舒服的，通过过盈配合固定在结构内。 4、自回弹装置的实现 上下壳之间的夹式的实现是通过这个小小的金属丝实现的，本身并没有太大的弹力，不过够用了。可以看到这里有一个灯，其实手指脱落的检测就是通过这个反射式红外传感器检测的。 5、打开上壳 上壳是通过卡扣固定的，可以看到板卡的固定也是通过外壳的卡扣固定，正面可以看到一个显示屏以及主控芯片，板卡背面如下图： 主要功能分析： 主要原理： 指夹式脉搏血氧仪的主要原理是利用光电容积脉搏波描记法（PPG）来测量脉搏和血氧饱和度，PPG是一种无创的测量方法，通过测量人体组织对光的吸收和散射来反映生理参数。在指夹式血氧仪中，LED发射光线照射到手指上，透过高光敏晶体管接收散射和反射的光线，检测光线的强度和相位差。由于血液对光线的吸收作用，随着心脏搏动，手指的血管会呈现不同的光线强度和相位差，从而反映出脉搏；通过测量红光和红外光的吸收比率，可以计算出动脉血中的血红蛋白与氧结合的比例，即血氧饱和度，由于血红蛋白对不同波长的光线吸收程度不同，通过测量两种波长光线的吸收比率，可以消除手指皮肤、肌肉等组织对光线的吸收影响，提高血氧饱和度测量的准确性。 主要器件： 1、传感器 LED发射器和光敏晶体管接收器是一体的，LED发射器负责发出光线照射到手指上，光敏晶体管接收器则负责接收反射和散射的光线。 2、微处理器 主控芯片为m430f247，TI的430系列可以说在之前很长一段时间都是独领风骚的，主要特点就是它的低功耗方面，不过随着科技的发展，各个厂商的低功耗也做的非常优秀了。 3、供电系统 供电器件使用的是两个SGM2019-2.5YN5G/TR SOT23-5线性稳压器，整体系统电压为2.5V，为了系统更稳定，滤波效果好，使用了多个钽电容，这个价格可比普通电容贵很多。 4、LED控制 血氧的采集需要使用两种波，也就是通过SGM3005这个模拟开关实现，单电源电压范围为1.8V至5.5V，-3dB带宽为15MHz，超低导通电阻为0.5Ω（典型值），快速切换，低功耗，轨对轨输入和输出。 5、预留的小功能 这里预留了一个芯片应该是一个三轴，这样就可以控制屏幕的翻转了。 总结：这款小小的血氧仪整体用料非常扎实，采用的是无按键设计，自动开关机，采用低功耗设计；由于其便携性要求，指夹式脉搏血氧仪采用紧凑的设计，传感器、微处理器、LDO等主要器件都集成在一个小巧的封装内，方便携带和使用；彩屏显示。通过对指夹式脉搏血氧仪的拆解和分析，可以深入了解其主要原理、主要器件功能和结构特点。这种紧凑、便捷、准确的医用设备已经成为一个现象级的产品，对临床医学和家庭生活产生了深远的影响。通过进一步研究和改进，我们可以期待更先进的指夹式脉搏血氧仪问世，为人们的健康监测提供更准确、更便捷的服务。

项目采用MAX30102血氧及心率监视模块、Arduino UNO板、OLED显示器和蜂鸣器，搭建了一个简单的心率（BPM）测量仪。 这里，BPM为每分钟的心跳数，正常人的数字为65-75之间，体育运动员的数字要低些；血氧饱和度(SaO2)对于正常然来说大概为95%。 项目物料 本项目所需材料包括： Max30102（×1）：这是项目的功能器件，是一款用于可穿戴设备的高灵敏脉冲式血样及心率传感器，具有不同版本，但是只要型号正确即可。 Arduino UNO（×1） OLED 128x32（×1）：低功耗显示器。 Buzzer （×1）：蜂鸣器 面包板（×1）：方便组件安装和连接的线路板。 连接线 本项目所用代码来自Sparkfun_MAX3010x示例库，OLED和Buzzer代码根据 "HeartRate" 示例改进而来，这需要用户将手指放在传感器上。 注意，如果将手指放在传感器上，就要保持安静，直到蜂鸣器的“哔哔”声与你的心率节拍同步，或者与OLED动画同步，这时可读出正确的BPM心率读数。 本项目采用４次BPM读数的平均值，因此比较准确。 让OLED显示bmp图像 OLED显示的是小的“心形”栅格图（bmp），一旦传感器检测到一次心跳，就立即切换为大点的“心形”栅格图并保持一会儿，这样屏幕就像心跳一样，一闪一闪的，并伴有蜂鸣器的“哔哔”声。 选择希望看到的图走向的格式，如 .png\ .bmp\ .dib等。切记，本项目屏幕尺寸为128x32px，图像尺寸要小一些，为32x32px和24x21px。 下载LCD助手并打开。 可看到如下"数字" 这就是所谓的代码： display.drawBitmap(5, 5, logo2_bmp, 24, 21, WHITE); 其含义为： display.drawBitmap(Starting x pos, Starting y pos, Bitmap name, Width, Height, Color); 这段代码描述了两件事——“当检测到手指时做什么”，以及“捡到心跳时做什么”。 以下是更新后的代码： MAX_BPM_OLED_Buzzer.inoArduino Modified from the SparkFun MAX3010x library /* This code works with MAX30102 + 128x32 OLED i2c + Buzzer and Arduino UNO * It's displays the Average BPM on the screen, with an animation and a buzzer sound * everytime a heart pulse is detected * It's a modified version of the HeartRate library example * Refer to www.surtrtech.com for more details or SurtrTech YouTube channel */ #include //OLED libraries #include #include #include "MAX30105.h" //MAX3010x library #include "heartRate.h" //Heart rate calculating algorithm MAX30105 particleSensor; const byte RATE_SIZE = 4; //Increase this for more averaging. 4 is good. byte rates ; //Array of heart rates byte rateSpot = 0; long lastBeat = 0; //Time at which the last beat occurred float beatsPerMinute; int beatAvg; #define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels #define SCREEN_HEIGHT 32 // OLED display height, in pixels #define OLED_RESET -1 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin) Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET); //Declaring the display name (display) static const unsigned char PROGMEM logo2_bmp = { 0x01, 0xF0, 0x0F, 0x80, 0x06, 0x1C, 0x38, 0x60, 0x18, 0x06, 0x60, 0x18, 0x10, 0x01, 0x80, 0x08, 0x20, 0x01, 0x80, 0x04, 0x40, 0x00, 0x00, 0x02, 0x40, 0x00, 0x00, 0x02, 0xC0, 0x00, 0x08, 0x03, 0x80, 0x00, 0x08, 0x01, 0x80, 0x00, 0x18, 0x01, 0x80, 0x00, 0x1C, 0x01, 0x80, 0x00, 0x14, 0x00, 0x80, 0x00, 0x14, 0x00, 0x80, 0x00, 0x14, 0x00, 0x40, 0x10, 0x12, 0x00, 0x40, 0x10, 0x12, 0x00, 0x7E, 0x1F, 0x23, 0xFE, 0x03, 0x31, 0xA0, 0x04, 0x01, 0xA0, 0xA0, 0x0C, 0x00, 0xA0, 0xA0, 0x08, 0x00, 0x60, 0xE0, 0x10, 0x00, 0x20, 0x60, 0x20, 0x06, 0x00, 0x40, 0x60, 0x03, 0x00, 0x40, 0xC0, 0x01, 0x80, 0x01, 0x80, 0x00, 0xC0, 0x03, 0x00, 0x00, 0x60, 0x06, 0x00, 0x00, 0x30, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x08, 0x10, 0x00, 0x00, 0x06, 0x60, 0x00, 0x00, 0x03, 0xC0, 0x00, 0x00, 0x01, 0x80, 0x00 }; void setup() { display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); //Start the OLED display display.display(); delay(3000); // Initialize sensor particleSensor.begin(Wire, I2C_SPEED_FAST); //Use default I2C port, 400kHz speed particleSensor.setup(); //Configure sensor with default settings particleSensor.setPulseAmplitudeRed(0x0A); //Turn Red LED to low to indicate sensor is running } void loop() { long irValue = particleSensor.getIR(); //Reading the IR value it will permit us to know if there's a finger on the sensor or not //Also detecting a heartbeat 7000){ //If a finger is detected display.clearDisplay(); //Clear the display display.drawBitmap(5, 5, logo2_bmp, 24, 21, WHITE); //Draw the first bmp picture (little heart) display.setTextSize(2); //Near it display the average BPM you can display the BPM if you want display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(50,0); display.println("BPM"); display.setCursor(50,18); display.println(beatAvg); display.display(); if (checkForBeat(irValue) == true) //If a heart beat is detected { display.clearDisplay(); //Clear the display display.drawBitmap(0, 0, logo3_bmp, 32, 32, WHITE); //Draw the second picture (bigger heart) display.setTextSize(2); //And still displays the average BPM display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(50,0); display.println("BPM"); display.setCursor(50,18); display.println(beatAvg); display.display(); tone(3,1000); //And tone the buzzer for a 100ms you can reduce it it will be better delay(100); noTone(3); //Deactivate the buzzer to have the effect of a "bip" //We sensed a beat! long delta = millis() - lastBeat; //Measure duration between two beats lastBeat = millis(); beatsPerMinute = 60 / (delta / 1000.0); //Calculating the BPM if (beatsPerMinute 20) //To calculate the average we strore some values (4) then do some math to calculate the average { rates = (byte)beatsPerMinute; //Store this reading in the array rateSpot %= RATE_SIZE; //Wrap variable //Take average of readings beatAvg = 0; for (byte x = 0 ; x < RATE_SIZE ; x++) beatAvg += rates ; beatAvg /= RATE_SIZE; } } } if (irValue < 7000){ //If no finger is detected it inform the user and put the average BPM to 0 or it will be stored for the next measure beatAvg=0; display.clearDisplay(); display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(30,5); display.println("Please Place "); display.setCursor(30,15); display.println("your finger "); display.display(); noTone(3); } }

　　【哔哥哔特导读】在全球饱受新冠肺炎疫情肆虐的今天，医疗设备获得了前所未有的关注，其中氧监测设备更是比以往任何时候都要重要，因此，近期《半导体器件应用》杂志便对一款来自鱼跃医疗(yuwell)指夹式脉搏血氧仪YX303进行拆机图解。 　　在全球饱受新冠肺炎疫情肆虐的今天，医疗设备获得了前所未有的关注，其中与之相关的血氧监测设备更是比以往任何时候都要重要。在医学上，血氧水平是一个人身体素质的反映，而且血氧饱和度(SpO2)可以反映血液循环系统以及呼吸循环系统的重要参数,能够判断人体是否健康或者周围环境是否缺氧的重要指标。因此，血氧监测设备可以在这场无硝烟的战场中起到迅速警示的作用。 　　要知道，如今我们之所以能够实时且精准监测出血氧饱和度，就不得不提到“现代血氧测量技术之父”青柳卓雄(Takuo Aoyagi)发明的脉搏血氧仪。因为如果按照传统的血氧饱和度测量方法，首先是需要进行人体采血，再利用专业的血气分析仪分析并测出结果，但这样操作，最终的结果报告往往还需要等上个20-30分钟，延迟时间的增长，会很容易给医护人员造成决策上的失误，而如今的脉搏血氧仪却能轻便、准确、无需抽血式检测出人体血氧饱和度，大大提高了治疗效率。 　　另外，脉搏血氧仪不仅在新冠肺炎的治疗中起到重要作用，而且渐渐成为了普通家庭日常重要生理监测的手段之一，能够帮助我们更全面的了解自己的健康状况。因此，近期《半导体器件应用》杂志便对一款来自鱼跃医疗(yuwell)指夹式脉搏血氧仪YX303进行拆机图解，为大家带来现代生活血氧仪对我们来说不可或缺方面有哪些? 　　血氧仪测量原理 　　其工作原理是采用光电血氧检测技术结合容积脉搏描记技术，用两束不同波长的光通过透射指夹式传感器，照射人体指端而由光敏逐渐获取测量信号，所获取信息经电子电路和微处理器处理后由显示屏显示所测结果。 　　鱼跃医疗(yuwell)指夹式脉搏血氧仪 YX303产品外观 　　 　　长方形包装盒以简白为底色，右侧位置印有血氧仪的外观图 　　 　　 　　鱼跃医疗(yuwell)指夹式脉搏血氧仪 YX303产品基本信息 　　 　　拆开包装盒可得说明书、合格证以及产品血氧仪YX303 　　 　　产品YX303，尺寸58x32x34毫米，重量54g(包括电池)。从结构设计与注塑工艺来看，它似乎与其他公司出售的产品没有太大区别，属于传统的上下壳体一体化设计，利用扣位、定位柱及弹性钢圈等部件连接上下壳。 　　首先在进行该款血氧仪拆解之前，简单科普一下关于血氧仪的常识，例如血氧饱和度通常应该要在95%以上才是人体的正常水平，当血液中血氧的浓度处于较低水平时，便会影响心脏和大脑等正常工作。另外，很多临床疾病也会造成氧供给的缺乏，这将直接影响细胞的正常新陈代谢，严重的还会威胁人的生命，所以血氧饱和度实时监测在临床救护中非常重要。 　　 　　使用时需要将血氧仪打开(可以挤压设备的顶部)，然后手指插入橡胶孔道(手指要充分插入)再单击面板开关按钮，便可从显示屏读取相关数据。 　　红框位置为LED对管，属于无创探测技术，上方为红外光发射管、下方为红外光接收管。另外，该款产品使用的材质还算不错，据介绍，其将硅胶的柔软特性与人体工程学相结合，因此贴合性会更好，佩戴更舒畅。 　　 　　在刚放入手指时，可以看到测量下方的脉搏波形是比较混乱的，大约在3、4秒后波形变为正常并且开始显示血氧值(左边)和测量脉率(右边)。 　　鱼跃医疗(yuwell)指夹式脉搏血氧仪 YX303拆解 　　 　　在显示屏背面是电池盖，然后轻轻推开便可得到两节7号横店东磁碱性电池 1.5V 　　 　　接着稍微用力打开顶部外壳，清楚可见OLED显示屏以及PCB板的序列号 　　 　　随后再稍微用力拆开卡扣，上下分离，便可取出PCB板，为了保证后续复原，连线并没有动，特写一下PCB板正面; 　　红色箭头：贴片电感器4R7、单位4.7微亨。特点:1、表面贴装高功率电感。2、具有小型化，高品质，高能量储存和低电阻之特性。 　　黑色箭头：芯片丝印代码YJ33、型号为SGM2019-3.3YC5G/TR、厂商为圣邦微(SGMICRO)。特点：1、低功耗，低噪声，低压差、电压低、热过载保护。2、- 40℃to + 85℃操作温度范围。3、输出电压的预定电压范围在1.2V至5.0V。 　　应用 　　蜂窝电话 　　调制解调器 　　便携式和电池供电设备 　　PCB板背面 　　 　　因为上一步进行了分离卡扣步骤，所以只需轻松反面便可一睹PCB背部真容 　　红圈位置为：红外光传感器。由于缺乏标识，具体型号未知 　　 　　因为有异物阻挡，使得主控芯片部分不能完整呈现，但依然能知主控芯片是采用意法半导体的STM32F051C8T6系列，芯片采用ARM Cortex-M0内核，主频(MHz)可以运行为48，内部集成FLASH (KB)为64，RAM (KB)为8，同时集成10个独立的12位ADC通道，工作电压为2-3.6，可以大大延长电池使用寿命，因此非常适合便携式产品应用。 　　STM32F051X系列特点：1、可在-40至+85℃和-40至+105℃温度范围。2、范围从2.0到3.6V电源，全面的省电模式，允许设计低功耗应用。3、包括四个不同封装的器件，从32引脚到64针，可根据所选择的设备对应不同的外设组。 　　此外，通过主控芯片的控制，采用医疗专用的光电手指夹，运用朗伯比尔定律将血液特征变化映射的不同变化数据检测出来传送给单片机;并且由于人体指尖血液特征信号比较微小，干扰也比较多。所以要用到前置放大电路，滤波电路，二级放大电路。 　　 　　下面接着来看看其他芯片方面，红框位置为润石(RUNIC)的模拟开关RS 2105，它是一款双、低通阻，单极双掷(SPDT)模拟开关，设计操作从1.8V到5.5V，能够同时处理模拟和数字信号，具有快速开关速度(50ns)和低的导通电阻((0.6ΩtYP)的特点。 　　应用 　　可穿戴设备 　　电池渗透设备 　　便携式计算机 　　润石(RUNIC)模拟开关RS 2105电气特性： 　　 　　黄框位置为圣邦微(SGMICRO)的低噪音、低电压和低功率运算放大器SGM 8634，该器件具有6MHZ高增益带宽乘积，3.7V/μs的旋转速率和5V的470μA/放大器的静态电流，为了能在低压和低噪声系统中提供最佳性能，它还提供了铁路对铁路输出摆动成为沉重的负荷。输入共模电压范围包括接地，最大输入偏置电压为3.5mV。操作范围为2.5V~5.5V。 　　应用 　　传感器 　　音频 　　设备 　　 　　圣邦微SGM 8634详细规格参数以及应用电路图 　　白框位置为S8050三极管，类型：NPN。是半导体基本元器件之一，主要作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号，也用作无触点开关，是电子电路的核心元件。 　　而蓝框位置为圣邦微芯片丝印YJ33、型号为SGM2019-3.3YC5G/TR，正反面各有一个。 　　 　　另外，在晶振方面，则是采用了深圳市星通时频电子的无源插件晶体谐振器8.000MHZ HC-49US，其具备具备高精度、低抖动、低功耗优势。 　　特点：1、额定频率范围：3.2Mhz~100Mhz。2、外部尺寸规格：11.05*4.65*3.38 MAX。3、谐波次数：基频、三次泛音。 　　应用 　　机顶盒 　　远程控制设备 　　调制解调器设备 　　 　　全部拆解完毕 　　半导体器件应用网总结 　　半导体器件应用网通过拆解了解到，由于在电路主控板模块采用了成熟可靠的意法半导体(ST)STM32F0系列、低功耗的润石(RUNIC)模拟开关RS 2105系列、高性能的圣邦微(SGMICRO)运算放大器SGM 8634系列以及其他重要元器件，所以能够“完美兼顾”功耗和实时处理性能、并且得益于功能强大的低功耗芯片组，可以无延迟计算出人体健康数据，更加具备高灵活性，同时实现了节能省电和更长的电池使用寿命。另外，在PCB板电路设计方面层次分明，布局较有条理，有贴片元件以及上下皆有一颗芯片丝印，保证了内部稳定性、抗干扰性和散热性能。 　　值得一提的是，在这个以预防为主的现代医疗体系中，用于监测人体重要生理参数的穿戴式医疗设备愈加占据重要地位。这款血氧仪设备体积小，佩戴舒适且可以连续准确的提供关键健康数据，例如随时随地更新并检测血氧和脉搏的数据，而且该款血氧仪可以说集齐了医学功能的集成电路、现代信息科学等学科元素，对于发展电子设备多功能化、多场景化有着重要的意义。 　　虽然目前血氧仪饱和度并不能明确提醒是否感染了新冠病毒，但它确实是一个我们平时应该关注健康的重要指标，以日常身体锻炼为例，血氧饱和度就可以作为评估运动后是否对身体造成负荷的参考。另外，心血管疾病是我国人群死亡率较高的原因之一，而且现在越来越呈现年轻化发病的趋势，因此，如今除了便携式血氧仪，其他能具备监测血氧饱和度数据功能的设备也是不错的选择。 　　本文为哔哥哔特资讯原创文章，如需转载请在文前注明来源