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POCT仪器之——便携红外人体血氧饱和度监测仪揭秘 随着电子技术和传感器技术的发展,医院许多大型检测仪器实现了小型化,护士常常进行床边检测(又称“即时检验”Point-of-care Testing,POCT)。 人体除心率、血压、呼吸频率和温度外,脉搏血氧(PO)被认为是排在第5位的最关键健康状况指标。血红蛋白(Hb)是血细胞的重要组成部分,它负责将氧气从肺部输送到身体的其它组织。血红蛋白在任一时刻所含的氧气量被称为氧饱和度。氧饱和度以百分比表示,它是血红蛋白的含氧量与血红蛋白携氧能力之比。血氧饱和度是反映人体呼吸功能及氧含量是否正常的重要生理参数,它是显示人体各组织是否健康的一个重要生理参数,严重缺氧会直接导窒息、休克、死亡等悲剧的发生。 人体血氧饱和度仪应用在以下几个方面:病人在急救和转运过程中、消防抢险、高空飞行必须监测血氧;心脏病、高血压、糖尿病人,特别是老人都会有呼吸方面的问题,监测血氧指标可很好地了解自己的呼吸、免疫系统是否正常,血氧饱和度已成为普通家庭日常监测的重要生理指标;医护人员在查房和出诊是也将血氧作为必监测项目,使用数量有压过听诊器的趋势;呼吸疾病患者特别是长期打鼾的、使用呼吸机和制氧机的患者,在日常生活中使用血氧仪来监测治疗效果;户外动者、登山爱好者、体育运动者在运动时都使用血氧仪,及时知道自己的身体情况,并采取必要的保护措施。下面将市售的一款便携式人体血氧饱和度监测仪进行解析,揭开内部结构的神秘面纱。一、外观 血氧仪像一个大夹子:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170137_482364_1807987_3.jpg电池仓在背面,使用两只7号电池。该仪器非常省电,不使用8秒钟后自动关机,两节电池可用30小时:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170137_482365_1807987_3.jpg手指槽的上端有发射窗,下端有光信号接收窗:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170137_482366_1807987_3.jpg将手指放进去,几秒钟后,显示出血氧饱和度、脉搏值:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170137_482367_1807987_3.jpg二、系统结构原理便携式人体血氧饱和度监测仪结构原理见下图,开机后,电源提供1.8V和3V、12V三组直流电给电路使用,嵌入式微处理器(MCU)向光头驱动电路发出控制信号,使双发光二极管(红光、红外光)交替发出调制光,该两组光线穿过手指,被另一面的光电池接收,信号通过前置放大、整理电路,输入MCU进行分析、计算,结果由LED数字显示板显示出来。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410271513_520299_1807987_3.jpg血氧饱和度监测原理:无创脉搏血氧饱和度测量是以朗伯 - 比尔定律,血液中还原血红蛋白 (Hb )和氧合血红蛋白(HbO2 )对光的吸收特性不同为基础的。通过两种不同波长的光(660nm红光和940nm近红外光)分别照射人手指组织后,再由光电检测器转换成电信号。在该波长处,氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸收差别较大,组织中的其他成分吸收光信号是恒定的, 经过光电检测器后得到直流分量 DC,而动脉血中的 HbO2 和Hb对光信号的吸收是随着脉搏搏动作周期性变化, 经过光电检测器后得到交流分量 AC, 由于 HbO2 和 Hb对同一种光线的吸收率各不相同, 微处理器计算所吸收的这两种光谱的比率,并将结果与存在存储器里的饱和度数值表进行比较,从而得出血氧饱和度。三、拆解主电路板可用指甲从上端缝隙处,将上盖分开:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170138_482369_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170138_482370_1807987_3.jpg电路板正面的元件不多,显示采用LED数字显示板,占据了电路板主要面积:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/10/201410271514_520300_1807987_3.jpg电路板上的集成电路ULN2003A,74HC164:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/12/201312170138_482372_1807987_3.jpgULN2003A是高耐压、大电流反相器,内部由七个硅NPN 达林顿管组成的驱动芯片,电路框图如下:[im
我们知道,食物过敏患者常要通过食用微量的过敏食物才能确定他们是否对此食物过敏。但这样的检测很原始且不够精确,还隐藏着巨大的生命危险,因为各个患者对过敏食物的抵抗力不一样。 国外一位工程师Erik Borg就设计了一款食物过敏原检测仪(Food Allergen Detector)。但稍稍遗憾的是,这款仪器目前只是个概念。食物过敏原检测仪就像数字鼻子一样,吸入食物气味,然后通过仪器上的红绿灯来通知用户是否含有过敏原。该仪器可识别目前最常见的八种食物过敏原是:牛奶,鸡蛋,花生,坚果,鱼,贝类,黄豆以及小麦。 Borg并未告知食物过敏原检测仪的工作原理,所以我们无法确定依照目前的科学技术水平,这款仪器的可行性有多大。但可以确定的是一旦投产,它可带来巨大的商业利益,更重要的是它能挽救数百万计的生命。这个概念产品的产生对食物过敏患者来说是一个巨大的福音。
气体检测仪是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具,可以灵活配置的单种气体或多种气体检测仪器。气体检测仪可以配备氧气传感器、可燃气体传感器和有毒气体传感器或任选四种气体传感器或任选单种气体传感器,主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类,用来检测气体的成份和含量。 气体检测仪采用高性能检测元件,具有灵敏度高和重复性好的优点,采用先进的超低功耗微控制器,探测器外壳采用高强度ABS工程复合防滑塑胶制成,强度高、手感好,防水、防尘、防爆。气体检测仪拥有非常清晰的大液晶显示屏、背光照明、声光报警提示,高对比度的液晶显示屏能够连续实时显示气体的积聚浓度,保证在非常不利的工作环境下也可以检测危险气体并及时提示操作人员预防。气体检测仪具有开机或需要时对显示、电池、传感器、声光报警功能自检,测试程序由人工智能微电脑控制,工作流程合理、简洁便利、功能齐全,具有多种自适应能力。 气体检测仪由功能强大的微处理器控制,配合大规模数字集成电路和微功耗元器件,将空气中气体浓度信号转化为电信号,由液晶屏直观数字显示,主要适用于防爆、有毒气体泄漏抢险、地下管道或矿井等场所危害气体的现场检测。气体检测仪被广泛应用于是化工、冶炼、燃气、制药、市政、电力、消防煤炭、冶金、电力安全检测等行业。