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額溫槍?口罩?新冠火了的還有指夾式血氧儀

2020-06-01
來源:與非網

春節期間,新冠疫情突然爆發,一時間口罩、額溫槍成為市場上稀缺物資,稀缺程度想必大家也有親身體會,有錢都買不到防疫物資的感覺難以言喻。

 

實際上,除了額溫槍、口罩之外,還有一樣東西也遭哄搶一空,幾度缺貨,它叫做“血氧儀(指夾式)”。

 

血氧飽和度成病情診斷重要指標

 

說到指夾式血氧儀首先要了解一下什么是血氧飽和度。血氧飽和度(SaO2)指的是人體血液中被氧結合的氧合血紅蛋白的容量占全部可結合的血紅蛋白容量的百分比,通俗的理解為血液中氧的濃度。血氧飽和度與心率、血壓、呼吸頻率、體溫并稱為人體最關鍵的五大健康指標,尤其是在此次蔓延全球的疫情下,血氧飽和度的檢測尤為重要。


由國家衛生健康委辦公廳、國家中醫藥管理局辦公室聯合印發的《新型冠狀病毒肺炎診療方案》中,當指氧飽和度(從手指上測量的血氧飽和度)低于 93%(健康者的指氧飽和度在 98%左右)即為重癥患者,需要進行輔助呼吸治療。

 

 

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血氧濃度驟然下降成為監測病情判定病情變化一項重要依據,對于一些輕癥患者,家用便攜小巧的指夾式血氧儀被醫生推薦,很多品牌的血氧儀線上被搶購一空。

 

 

指夾式血氧儀工作原理



最早一代血氧檢測儀誕生于上個世紀的 30-40 年代,夾在耳朵上,二次世界大戰爆發后,主要用于戰機飛行員,隨著飛機高度升高,空氣中氧氣的含量降低。在高空飛行時要監測飛行員血氧飽和程度,決定是否需要吸氧。但是,當初這個設備非常不準確。



隨著測量方法的改進以及技術的更新,血氧儀的測量速度越來越快,精度也大幅提高,造型也變得十分的小巧便捷。


指夾式血氧儀測量的原理則是基于動脈搏動期間光吸收量的變化來進行計算。分別位于可見紅光光譜(660 納米)和紅外光譜(940 納米)的兩個光源交替照射被測試區,微處理器計算動脈血所吸收的這兩種光譜的比率,并將結果與指氧儀存儲器里的飽和度數值進行比較,從而得出血氧飽和度。


指夾式血氧儀一般由微處理器、存儲器(EPROM 與 RAM)、兩個控制 LED 的數模轉換器、對光電二極管接收的信號進行濾波與放大的器件、將接收信號數字化以提供給微處理器的模數轉換器等器件組成,LED 與光電二極管放置在與患者指尖或耳垂接觸的小型探針中。其中,脈搏血氧儀一般還包括小型液晶顯示器。

 

 

未來市場空間巨大



疫情的突發使得血氧儀市場迎來了一個短期的爆發增長。但業內人士分析認為未來幾年,隨著中國正在逐漸成為一個老齡化大國,血氧監測設備的需要依舊會大幅增長。



聯合國將 65 歲及以上老年人口占比超過 7%或 60 歲及以上人口占比超過 10%作為進入老齡化社會的標準。按照這一標準,中國自 2000 年開始進入老齡化社會。

 

 

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根據國家統計局公布的數據,2019 年我國 60 周歲及以上人口 25388 萬人,占總人口的 18.1%,65 周歲及以上人口 17603 萬人,占總人口的 12.6%。


新一代的老年人,對待疾病的態度也和上一代大為不同。他們積極運動,熱衷養生,關注預防性措施,常備血壓儀、血糖儀。新型肺炎后,又多了新裝備,血氧儀,市場空間可能比想象中的還要大。

 

 

指夾式血氧儀芯片方案推薦



TS951X 系列芯片

TS951X 系列芯片是蘇州坤元微電子有限公司(Trusignal)為“指夾式血氧儀”定制的一款專用芯片。憑借獨有的發明專利技術,將指夾式血氧儀的性能又向前推進了一大步。


目前,TS951X 方案已成為“指夾式血氧儀”產品的主流應用方案之一。采用該方案的指夾式血氧儀,在 Fluke Index2 血氧模擬器上測試,其弱灌注指標普遍能達到 0.3%以下,最優的方案商已經達到 0.1%。采用 TS951X 方案的產品,通過了 FDA、CE 等國內外認證。TS951X 系列芯片在國內晶圓廠流片,采用成熟的 QFN16 封裝形式,產能充足,不受國際形勢影響。

 

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以 TS9514 為例,芯片的 PVDD 和 VDD 為供電引腳,能接受 2.5~5.5V 的電壓范圍;IN 和 ANOD 之間,接光敏二極管,用于接收透射之后的光信號;IR 和 RED 之間接頭尾相連的發光 LED 對管(紅光和紅外光);RED_CS、IR_CS 為紅光使能和紅外光使能控制管腳;RED_REF、IR_REF、PROG 用于設置 LED 的驅動電流(詳細設置方法請參考 TS9514 的產品手冊);OUT 腳為芯片的輸出管腳,其信號值與光敏二極管的信號具有線性關系。

 

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下圖為 TS9514 實現血氧檢測功能的示意圖。


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TS951X 方案,具有高性能、高集成度、低成本等優點。TS951X 系列芯片集成了發光控制、驅動電流設置、信號檢測與處理、自動消除背景光(可選)等功能。



相比于傳統方案,TS951X 方案可減少的元器件包括:

①用于切換紅光及紅外光的模擬開關;

②調整發光光強的 LED 驅動電路;

③信號檢測電路,包括運算放大器、ADC 等。


此外 TS951X 方案對 MCU 的要求也較低,不需要 ADC、DAC 等配置。


TS951X 方案的高集成度,將血氧儀的電路設計簡化到了極致,不僅實現了產品的卓越性能,而且顯著降低了 BOM 成本和生產管理成本,同時也大幅提高了產品的一致性與可靠性。


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