Conas dé-óid a thomhas go cruinn i gciorcaid oximeter?

1, dé-thonnfhad LED: an bhunchloch maidir le giniúint comhartha beacht
Glacann an oximeter stiúir dé-tonnfhad le solas dearg 660nm agus solas infridhearg 940nm, agus tá a dhearadh bunaithe ar an difríocht i dtréithe ionsú haemaglóibin (Hb) agus haemaglóibin ocsaiginithe (HbO ₂) le haghaidh tonnfhaid éagsúla solais. Go sonrach:

Solas dearg 660nm: tá ráta ionsú HbO ₂ íseal, tá ráta ionsú Hb ard, agus tá déine comhartha comhghaolaithe go diúltach le hábhar ocsaigine artaireach;
Solas infridhearg 940nm: Tá ráta ionsú HbO ₂ i bhfad níos airde ná Hb, agus déantar déine comhartha a chomhghaolú go dearfach le hábhar ocsaigine artaireach.
Príomhphointí cur chun feidhme teicniúil:

Rialú uainiúcháin: Tiomáin an LED chun splancadh gach re seach (de ghnáth ag minicíocht 100-500Hz) trí chiorcad H-droichead chun trasnaíocht idir an dá chomhartha solais a sheachaint. Mar shampla, úsáideann múnla áirithe oximeter comhartha PWM an microcontroller MSP430 chun an sliseanna tiománaí LED a rialú, ag baint amach soilsiú malartach de sholas dearg agus infridhearg ag eatraimh de 0.5ms.
Tiomáint reatha tairiseach: úsáid a bhaint as ciorcad foinse seasta leanúnach chun déine lonrúil LED cobhsaí a chinntiú agus deireadh a chur le cur isteach ar luaineachtaí soláthair cumhachta ar dhéine solais. Úsáideann oximeter grád cliniciúil friotóir cruinneas (cosúil le cruinneas 0.1%) agus aimplitheoir oibriúcháin chun lúb aiseolais a fhoirmiú, ag rialú luaineachtaí reatha LED laistigh de ± 0.5%.
Calabrú déine solais: Sa phróiseas táirgthe, déantar an déine solais aschuir LED a choigeartú trí scagairí optúla chun aimplitiúid comhartha dhá thonnfhad a mheaitseáil agus feabhas a chur ar raon dinimiciúil na próiseála comhartha ina dhiaidh sin. Mar shampla, úsáideann oximeter iniompartha córas calabrú sféar comhtháthaithe chun cóimheas déine an tsolais dearg agus infridhearg a rialú ag 1:1.2 ± 0.05 sula bhfágann sé an mhonarcha.
2, Fótadiode: croílár an chomhshó fhótaileictreach ard-íogaireachta
Tá Photodiodes freagrach as comharthaí solais a tharchuirtear trí mhéara a thiontú ina gcomharthaí leictreacha, agus bíonn tionchar díreach ag a bhfeidhmíocht ar an gcóimheas torainn go dtí an comhartha (SNR). I measc na bpríomhpharaiméadair theicniúla tá:

Raon tonnfhad freagartha: Caithfidh sé 400-1050nm a chlúdach chun freagairt do solas dearg agus infridhearg ag an am céanna;
Luas freagartha: Ba chóir go mbeadh an t-am ardú níos lú ná 1 μ s chun athruithe beaga i dtonnta cuisle a ghabháil;
Sruth dorcha: Ní mór é a bheith níos ísle ná 0.1nA chun cur isteach solais timpeallachta a laghdú.
Gnáthchásanna iarratais:
Úsáideann oximeter de ghrád leighis áirithe fóta-óid OSRAM SFH 2701. Nuair is é 5V an claonadh droim ar ais, níl an sruth dorcha ach 0.05nA, agus sroicheann an fhreagracht 0.55A/W ag 940nm. Feabhsaíonn an gléas a chumas freagartha ardmhinicíochta go suntasach trí struchtúr an acomhail PN a bharrfheabhsú agus tríd an toilleas acomhail a laghdú go 1.7pF.

Príomhphointí dearadh ciorcad:

Aimplitheoir tras-impedance (TIA): tiontaíonn sé an comhartha reatha lag (0.1-10 μ A de ghnáth) de fhótadiode ina chomhartha voltais. Mar shampla, úsáideann dearadh áirithe aimplitheoir oibriúcháin AD8065 chun TIA a thógáil, le friotaíocht aiseolais 1M Ω, ag baint amach gnóthachan tiontaithe de 0.1V/μA.
Soilsiú comhshaoil ​​a shochtadh: Baintear amach déchur isteach solais comhshaoil ​​a shochtadh trí scagairí optúla (amhail scagairí pasbhanna 660nm agus 940nm) agus scagairí ciorcaid (cosúil le scagairí pas íseal RC). Léiríonn sonraí turgnamhacha gur féidir leis an scéim seo trasnaíocht minicíochta cumhachta 50Hz a laghdú faoi 40dB.
Cúiteamh teochta: Comhtháthaítear teirmeastar NTC in aice leis an bhfóta-dé-óid, agus déantar an gnóthachan TIA a choigeartú i bhfíor-am trí mhicririalaitheoir chun sruth na teochta a chúiteamh. Mar shampla, rialaíonn dearadh áirithe an luaineacht voltas aschuir laistigh de ± 0.5% laistigh den raon -20 céim go 50 céim.
3, Forlíonadh Torainn: Optamú Nasc Iomlán ó Chrua-earraí go Algartam
Tá iliomad foinsí torainn i comhartha an oximeter, ar gá iad a shochtadh trí chomhordú crua-earraí agus algartam:

Scagadh crua-earraí:
Réamhaimpliú: Úsáidtear aimplitheoir oibriúcháin íseal torainn (amhail OPA2333, le dlús torainn voltais ionchuir de 3.5nV/√ Hz) chun TIA a thógáil agus chun torann teirmeach a laghdú;
Scagadh pasbhanna: Bain comharthaí bíog-tonnta de 0.7-3Hz trí soicind-ordú íseal-scagaire pas (gearrtha{5}}minicíocht 11.25Hz) agus an chéad -scagaire pas ard-ordaithe (minicíocht scoite 0.0159Hz);
50Hz notch: úsáid a bhaint as líonra dé-T nó ciorcad scagtha gníomhach chun trasnaíocht minicíochta cumhachta a chosc.
Scagadh digiteach:
Scagaire FIR: úsáidtear é chun torann ardmhinicíochta a bhaint agus chun gnéithe bíogthonnta a chaomhnú;
Scagadh oiriúnaitheach: comhéifeachtaí scagaire a choigeartú go dinimiciúil trí algartam LMS chun déantáin ghluaisne a shochtadh. Léiríonn sonraí turgnamhacha áirithe gur féidir leis an scéim seo an earráid tomhais de bharr cur isteach tairiscint a laghdú ó ± 5% go ± 1.5%.
4, Cúiteamh dinimiciúil: oiriúnú do chásanna fiseolaíocha agus úsáide éagsúla
Chun uilíocht an tomhais a fheabhsú, ní mór don oximeter cúiteamh dinimiciúil a dhéanamh ar na cásanna seo a leanas:

Difríocht dath an chraiceann: Tá ionsú solais níos láidre ag craiceann dorcha agus ní mór é a chúiteamh as maolú comhartha tríd an sruth tiomána LED a choigeartú (amhail méadú ó 5mA go 10mA) nó gnóthachan TIA. Úsáideann dearadh áirithe microcontroller chun monatóireacht a dhéanamh ar voltas aschuir photodiodes i bhfíor-am agus an comhéifeacht gnóthachain a choigeartú go huathoibríoch.
Staid íseal perfusion: Laghdaítear aimplitiúid na dtonn bíge mar thoradh ar turraing nó hipiteirme, agus ní mór an cóimheas idir an comhartha agus an torann a fheabhsú tríd an ráta samplála a mhéadú (amhail ó 100 Hz go 500 Hz) agus an t-am comhtháthaithe a shíneadh (amhail 100ms go 500ms). Léirigh staidéar cliniciúil gur féidir leis an gcur chuige seo ráta ratha tomhais na n-othar perfusion íseal a mhéadú ó 75% go 92%.
Díláithriú taiscéalaithe: Trí mhonatóireacht a dhéanamh ar athruithe ar aimplitiúid na gcomharthaí (cosúil le laghdú níos mó ná 30%), spreagtar aláram chun spreagadh a thabhairt don úsáideoir an taiscéalaí a athshocrú. Comhtháthaíonn oximeter iniompartha braiteoir luasghéaraithe agus seachnaíonn sé trasnaíocht díláithrithe trí halgartaim braite gluaisne.
5, Bailíochtú cliniciúil agus comhlíonadh caighdeánach
Teastaíonn bailíochtú cliniciúil dian agus comhlíonadh caighdeánach d’ocsaiméadair de ghrád leighis:

Feistiú sonraí cliniciúla: Bunaigh cuar mapála idir luach R (cóimheas comhartha AC/DC solas dearg agus solas infridhearg) agus SpO ₂ bunaithe ar líon mór sonraí deonacha. Mar shampla, clúdaíonn cuar calabrú samhail áirithe de oximeter an raon SpO ₂ 70% -100%, le earráid uasta Níos lú ná nó cothrom le 2%.
Caighdeán IEC 60601-2-20: éilíonn déine solais stiúir gan a bheith níos mó ná 10mW/cm ² chun dó craiceann a sheachaint; Ag an am céanna, tá sé ordaithe nach rachaidh an earráid tomhais thar ± 3% laistigh den raon SpO ₂ 70% -100%.