指夾式血氧儀芯片方案推薦

血氧飽和度成病情診斷重要指標(biāo)

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(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，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(guān)鍵的五大健康指標(biāo)，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(wèi)生健康委辦公廳、國家中醫(yī)藥管理局辦公室聯(lián)合印發(fā)的《新型冠狀病毒肺炎診療方案》中，當(dāng)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。

血氧濃度驟然下降成為監(jiān)測病情判定病情變化一項重要依據(jù)，對于一些輕癥患者，家用便攜小巧的指夾式血氧儀被醫(yī)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(jì)的 30-40 年代，夾在耳朵上，二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，主要用于戰(zhàn)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(jiān)測飛行員血氧飽和程度，決定是否需要吸氧。但是，當(dāng)初這個設(shè)備非常不準(zhǔn)確。

隨著測量方法的改進以及技術(shù)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(qū)，微處理器計算動脈血所吸收的這兩種光譜的比率，并將結(jié)果與指氧儀存儲器里的飽和度數(shù)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(shù)模轉(zhuǎn)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(shù)字化以提供給微處理器的模數(shù)轉(zhuǎn)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(fā)使得血氧儀市場迎來了一個短期的爆發(fā)增長。但業(yè)內(nèi)人士分析認(rèn)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(jiān)測設(shè)備的需要依舊會大幅增長。

聯(lián)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(biāo)準(zhǔn)。按照這一標(biāo)準(zhǔn)，中國自 2000 年開始進入老齡化社會。

根據(jù)國家統(tǒng)計局公布的數(shù)據(jù)，2019 年我國 60 周歲及以上人口 25388 萬人，占總?cè)丝诘?18.1%，65 周歲及以上人口 17603 萬人，占總?cè)丝诘?12.6%。

新一代的老年人，對待疾病的態(tài)度也和上一代大為不同。他們積極運動，熱衷養(yǎng)生，關(guān)注預(yù)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(fā)明專利技術(shù)，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(chǎn)品的主流應(yīng)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(biāo)普遍能達(dá)到 0.3%以下，最優(yōu)的方案商已經(jīng)達(dá)到 0.1%。采用 TS951X 方案的產(chǎn)品，通過了 FDA、CE 等國內(nèi)外認(rèn)證。TS951X 系列芯片在國內(nèi)晶圓廠流片，采用成熟的 QFN16 封裝形式，產(chǎn)能充足，不受國際形勢影響。

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(fā)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(shè)置 LED 的驅(qū)動電流（詳細(xì)設(shè)置方法請參考 TS9514 的產(chǎn)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(guān)系。

下圖為 TS9514 實現(xiàn)血氧檢測功能的示意圖。

TS951X 方案，具有高性能、高集成度、低成本等優(yōu)點。TS951X 系列芯片集成了發(fā)光控制、驅(qū)動電流設(shè)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(tǒng)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(guān)；

②調(diào)整發(fā)光光強的 LED 驅(qū)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(shè)計簡化到了極致，不僅實現(xiàn)了產(chǎn)品的卓越性能，而且顯著降低了 BOM 成本和生產(chǎn)管理成本，同時也大幅提高了產(chǎn)品的一致性與可靠性。