Ki jan yo asire mezi egzat nan dyod nan sikui oksimèt?

1, Doub longèdonn ki ap dirije: poto jenerasyon siyal egzak la
Oksimèt la adopte yon longèdonn doub ki ap dirije ak 660nm limyè wouj ak 940nm limyè enfrawouj, ak konsepsyon li yo baze sou diferans ki genyen nan karakteristik absòpsyon nan emoglobin (Hb) ak emoglobin oksijene (HbO ₂) pou longèdonn diferan nan limyè. Espesyalman:

660nm limyè wouj: pousantaj absòpsyon HbO ₂ ba, pousantaj absòpsyon Hb wo, ak entansite siyal negatif korelasyon ak kontni oksijèn atè;
Limyè enfrawouj 940nm: pousantaj absòpsyon HbO ₂ siyifikativman pi wo pase Hb, epi entansite siyal la gen rapò pozitivman ak kontni oksijèn atè.
Pwen kle nan aplikasyon teknik:

Kontwòl distribisyon: Kondwi LED la pou flache altènativman (anjeneral nan yon frekans 100-500Hz) atravè yon sikwi H-pon pou evite entèferans mityèl ant de siyal limyè yo. Pou egzanp, yon sèten modèl oksimèt sèvi ak siyal PWM mikrokontroleur MSP430 a pou kontwole chip chofè ki ap dirije a, reyalize altènatif ekleraj wouj ak enfrawouj nan entèval 0.5ms.
Kondwi aktyèl konstan: lè l sèvi avèk yon sikwi sous aktyèl konstan asire ki estab ki ap dirije entansite lumineux ak elimine entèferans nan fluctuations ekipman pou pouvwa sou entansite limyè. Yon oksimèt klas klinik itilize yon rezistans presizyon (tankou 0.1% presizyon) ak yon anplifikatè operasyonèl pou fòme yon bouk fidbak, kontwole ki ap dirije fluctuations aktyèl nan ± 0.5%.
Kalibrasyon entansite limyè: Nan pwosesis pwodiksyon an, entansite limyè pwodiksyon dirije ajiste atravè filtè optik pou matche ak anplitid siyal de longèdonn ak amelyore seri dinamik pwosesis siyal ki vin apre. Pou egzanp, yon oksimèt pòtab itilize yon sistèm kalibrasyon esfè entegre pou kontwole rapò entansite limyè wouj ak enfrawouj nan 1:1.2 ± 0.05 anvan ou kite faktori a.
2, Photodiode: nwayo a nan konvèsyon fotoelektrik segondè -sansiblite
Fotodiod yo responsab pou konvèti siyal limyè ki transmèt nan dwèt yo nan siyal elektrik, epi pèfòmans yo afekte dirèkteman rapò siyal -a-rapò (SNR). Paramèt teknik kle yo enkli:

Ranje longèdonn repons: Li bezwen kouvri 400-1050nm pou reponn a tou de limyè wouj ak enfrawouj ansanm;
Vitès repons: Tan monte a ta dwe mwens pase 1 μ s pou pran ti chanjman nan vag batman kè;
Kouran nwa: Li bezwen pi ba pase 0.1nA pou redwi entèferans limyè anviwònman an.
Ka aplikasyon tipik:
Yon sèten oksimèt klas medikal sèvi ak fotodiode OSRAM SFH 2701. Lè patipri ranvèse a se 5V, aktyèl nwa a se sèlman 0.05nA, ak repons lan rive nan 0.55A / W nan 940nm. Aparèy la siyifikativman amelyore gwo -kapasite repons frekans li yo lè li optimize estrikti junction PN la epi redwi kapasite junction la a 1.7pF.

Pwen kle nan konsepsyon sikwi:

Trans enpedans anplifikatè (TIA): konvèti siyal aktyèl la fèb (anjeneral 0.1-10 μ A) nan yon fotodyode nan yon siyal vòltaj. Pou egzanp, yon konsepsyon sèten itilize AD8065 anplifikatè operasyonèl pou konstwi TIA, ak yon rezistans fidbak nan 1M Ω, reyalize yon pwogrè konvèsyon nan 0.1V / μ A.
Anviwònman limyè repwesyon: Doub repwesyon entèferans limyè nan anviwònman an reyalize atravè filtè optik (tankou filtè 660nm ak 940nm bandpass) ak filtè sikwi (tankou RC ba -filtè pase). Done eksperimantal yo montre ke konplo sa a ka diminye entèferans frekans pouvwa 50Hz pa 40dB.
Konpansasyon Tanperati: Yon tèmistè NTC entegre akote fotodyòd la, epi benefis TIA a ajiste an tan reyèl -nan yon mikrokontwolè pou konpanse pou derive tanperati a. Pou egzanp, yon konsepsyon sèten kontwole fluctuation vòltaj pwodiksyon an nan ± 0.5% nan seri a nan -20 degre a 50 degre.
3, Suppression bri: Optimizasyon lyen konplè soti nan Materyèl nan algorithm
Siyal oksimèt la gen plizyè sous bri, ki bezwen siprime atravè kowòdinasyon kenkayri ak algorithm:

Filtrage Materyèl:
Preanplifikasyon: Yo itilize yon anplifikatè ki ba -bri (tankou OPA2333, ak yon dansite bri vòltaj antre sèlman 3.5nV/√ Hz) pou konstwi yon TIA epi redwi bri tèmik;
Filtrage Bandpass: Ekstrè siyal vag batman kè 0.7-3Hz atravè yon dezyèm -lòd ba-filtre (koupe-frekans 11.25Hz) ak yon premye -filtè pasaj segondè (frekans koupe 0.0159Hz);
50Hz dan: lè l sèvi avèk yon rezo T doub oswa sikwi filtraj aktif pou siprime entèferans frekans pouvwa.
Filtrage dijital:
FIR filtè: yo itilize pou retire bri frekans segondè yo epi konsève karakteristik vag batman kè yo;
Filtrage adaptab: ajiste dinamik koyefisyan filtre atravè algorithm LMS pou siprime zafè mouvman. Yon sèten done eksperimantal montre ke konplo sa a ka diminye erè mezi ki te koze pa entèferans mouvman soti nan ± 5% a ± 1.5%.
4, konpansasyon dinamik: adapte yo ak diferan senaryo fizyolojik ak itilizasyon
Pou amelyore inivèsalite mezi, oksimèt la bezwen konpanse dinamikman pou senaryo sa yo:

Diferans koulè po: Po nwa gen pi fò absòpsyon nan limyè epi li bezwen konpanse pou atenuasyon siyal pa ajiste aktyèl kondwi dirije (tankou ogmante soti nan 5mA a 10mA) oswa TIA genyen. Yon konsepsyon sèten sèvi ak yon mikrokontwolè pou kontwole vòltaj pwodiksyon fotodiod an tan reyèl epi otomatikman ajiste koyefisyan benefis la.
Eta perfusion ba: Chòk oswa ipotèmi mennen nan yon diminisyon nan anplitid vag batman kè, ak rapò siyal -a{-bri bezwen amelyore lè yo ogmante pousantaj echantiyon an (tankou soti nan 100Hz a 500Hz) ak pwolonje tan an entegrasyon (tankou soti nan 100ms a 500ms). Yon etid klinik te montre ke apwòch sa a ka ogmante pousantaj siksè mezi pasyan ki ba perfusion soti nan 75% a 92%.
Deplasman sond: Lè yo kontwole chanjman nan anplitid siyal (tankou yon diminisyon ki gen plis pase 30%), yon alam deklanche pou ankouraje itilizatè a reranje sond la. Yon oksimèt pòtab entegre yon Capteur akselerasyon ak plis siprime entèferans deplasman atravè algoritm deteksyon mouvman.
5, Validasyon klinik ak konfòmite estanda
Oksimèt medikal klas mande pou strik validation klinik ak konfòmite estanda:

Fitting done klinik: Etabli yon koub kat ant valè R (limyè wouj ak limyè enfrawouj rapò siyal AC/DC) ak SpO ₂ ki baze sou yon gwo kantite done volontè. Pou egzanp, koub kalibrasyon yon sèten modèl oksimèt kouvri seri SpO ₂ 70% -100%, ak yon erè maksimòm mwens pase oswa egal a 2%.
IEC 60601-2-20 estanda: mande pou entansite limyè dirije pa depase 10mW/cm² pou evite boule po; An menm tan an, li make erè mezi a pa dwe depase ± 3% nan seri SpO ₂ 70% -100%.