CN219306713U - 血氧饱和度信号控制放大电路及无创型血氧饱和度测试仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种血氧饱和度信号控制放大电路及无创型血氧饱和度测试仪，属于血氧饱和度测试技术领域。本实用新型血氧饱和度信号控制放大电路包括差分放大一级电路、二级放大电路及放大系数调节电路，其中，所述差分放大一级电路的输入端接血氧饱和度电信号输出端，输出端与二级放大电路的输入端相连，所述放大系数调节电路分别与所述差分放大一级电路、二级放大电路相连，用于调节所述差分放大一级电路、二级放大电路的放大倍数。本实用新型的有益效果为：有效抑制电信号共模现象的发生，提高信噪比，提高血氧饱和度信息采样的准确度。
Description
技术领域
本实用新型涉及血氧饱和度测试技术领域，具体涉及一种血氧饱和度信号控制放大电路，还涉及一种包含所述血氧饱和度信号控制放大电路的无创型血氧饱和度测试仪。
背景技术
目前市面上有两种血氧饱和度检测方法：微创或抽血进行电化学分析、无创型光学检测方法。采用电化学分析方法的特点是准确率高，但比较麻烦且无法做到24小时进行血氧监测；无创型学学检测方法的特点是效率高、方便且能做到24小时对血氧监测，但此种方法存在干扰因素多、准确度不高。无创血氧检测方法有两种：透射式和反射式，其依据光线被吸收的量进行换算得出血氧饱和度，但易受到外界因素干扰而导致所测数值与实际值有一定差距。
光学反射式的光强度直接影响光电转换的电流和电压，转换成的电信号强度为几毫伏到十几毫伏，且因外界因素影响较大，所需的血氧电信号常常被淹没在噪音之中，且电信号放大时常常会进入饱和状态，无法得到有效的血氧电信号。
实用新型内容
为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种血氧饱和度信号控制放大电路及包含所述血氧饱和度信号控制放大电路的无创型血氧饱和度测试仪。
本实用新型血氧饱和度信号控制放大电路，包括差分放大一级电路、二级放大电路及放大系数调节电路，其中，所述差分放大一级电路的输入端接血氧饱和度电信号输出端，输出端与二级放大电路的输入端相连，所述放大系数调节电路分别与所述差分放大一级电路、二级放大电路相连，用于调节所述差分放大一级电路、二级放大电路的放大倍数。
本实用新型作进一步改进，所述差分放大一级电路包括第一差分放大器和第二差分放大器，其中，所述第一差分放大器的正相输入端用于接收待放大的血氧饱和度电信号，反相输入端接放大系数调节电路，所述第二差分放大器的正相输入端接电源地，反相输入端接放大系数调节电路，所述第一差分放大器的和第二差分放大器的输出端分别接所述二级放大电路的两个输入端。
本实用新型作进一步改进，所述二级放大电路包括第一放大器，所述第一放大器的正相输入端与第一差分放大器的输出端相连，所述第一放大器的反相输入端与第二差分放大器的输出端相连。
本实用新型作进一步改进，所述放大系数调节电路包括第一级调节单元，所述第一级调节单元包括依次串联的电阻R、电阻R5和电阻R6，所述第一差分放大器的反相输入端通过电阻R7接电阻R和电阻R5之间，所述第二差分放大器的反相输入端通过电阻R8接电阻R和电阻R6之间。
本实用新型作进一步改进，所述放大系数调节电路还包括第二级调节单元，所述第二级调节单元包括串接在所述第一差分放大器输出端的电阻R1和串接在所述第二差分放大器输出端的电阻R3。
本实用新型作进一步改进，所述放大系数调节电路还包括第三级调节单元，所述第三级调节单元包括电阻R2和电阻R4，所述电阻R2的一端串接在第一放大器的正相输入端和电源地之间，所述电阻R4串接在第一放大器的反相输入端和输出端之间。
本实用新型还提供一种包含所述血氧饱和度信号控制放大电路的无创型血氧饱和度测试仪，包括壳体，设置在壳体内的电路板，所述血氧饱和度信号控制放大电路设置在所述电路板上。
本实用新型作进一步改进，还包括设置在壳体上的双光源及反射光线接收传感器，还包括设置在电路板上用于驱动双光源的双光源驱动电路及光电转换电路，所述光电转换电路的输入端与反射光线接收传感器输出端相连，所述光电转换电路的输出端与所述血氧饱和度信号控制放大电路输出端相连。
本实用新型作进一步改进，所述光电转换电路包括光电转换模块及设置在光电转换模块输出端的光电转换放大电路。
本实用新型作进一步改进，所述无创型血氧饱和度测试仪为穿戴式，所述无创型血氧饱和度测试仪穿戴到人体后，所述双光源及反射光线接收传感器紧贴人体体表设置。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、通过差分二级放大电路能够消除外界干扰因素，保证有用的电信号进入正常的放大区域，满足后续电路处理的电流和电压要求；
2、处理电路采用两级逐步放大方法，有效抑制电信号共模现象的发生；
3、采用二级差分放大电路处理血气饱和度的微弱电信号，提高信噪比；
4、本实用新型采用双光模式及反射探测方式采集血氧饱和度数据，提高光接收效率；
5、本实用新型采用双光双模、差分信号放大处理，能够提高血氧饱和度信息采样的准确度，同时结构上为可穿戴式，方便使用者的配戴和使用，能够长时间不间断地监测血氧饱和度，间接为人体健康保驾护航。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型血氧饱和度信号控制放大电路框图；
图2为本实用新型无创型血氧饱和度测试仪结构示意图。
图3为本实用新型一实施例电路原理图；
图4为差分放大一级电路、二级放大电路一实施例电路原理图。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本实用新型血氧饱和度信号控制放大电路，包括差分放大一级电路、二级放大电路及放大系数调节电路，其中，所述差分放大一级电路的输入端接血氧饱和度电信号输出端，输出端与二级放大电路的输入端相连，所述放大系数调节电路分别与所述差分放大一级电路、二级放大电路相连，用于调节所述差分放大一级电路、二级放大电路的放大倍数。所述放大系数调节电路包括第一级调节单元、第二级调节单元和第三级调节单元，用于分别调节所述血氧饱和度信号控制放大电路各级放大的因数。
处理电路采用两级逐步放大方法，有效抑制电信号共模现象的发生；此外，采用二级差分放大电路处理血气饱和度的微弱电信号，提高信噪比。本例通过差分二级放大电路能够消除外界干扰因素，保证有用的电信号进入正常的放大区域，满足后续电路处理的电流和电压要求。
如图2所示，本例包含所述血氧饱和度信号控制放大电路的无创型血氧饱和度测试仪，包括壳体，设置在壳体内的电路板，所述血氧饱和度信号控制放大电路设置在所述电路板上。
优选地，本例的无创型血氧饱和度测试仪采用反射式，且光源为双光源模式，还包括用于接收双光源反射光线的反射光线接收传感器，还包括设置在电路板上用于驱动双光源的双光源驱动电路及光电转换电路，所述光电转换电路的输入端与反射光线接收传感器输出端相连，所述光电转换电路的输出端与所述血氧饱和度信号控制放大电路输出端相连。
为了提高反射光线转换的电压值，以便被后续电路接收到，本例光电转换电路包括光电转换模块及设置在光电转换模块输出端的光电转换放大电路，对反射光线转换的电压值进行放大处理。
优选地，无创型血氧饱和度测试仪为穿戴式，所述无创型血氧饱和度测试仪穿戴到人体后，所述双光源及反射光线接收传感器紧贴人体体表设置。
本实用新型采用双光模式及反射探测方式采集血氧饱和度数据，提高光接收效率；采用双光双模、差分信号放大处理，能够提高血氧饱和度信息采样的准确度，同时结构上为可穿戴式，方便使用者的配戴和使用，能够长时间不间断地监测血氧饱和度，间接为人体健康保驾护航。
如图3所述，本例的无创型血氧饱和度测试仪主要使用于人体上肢，以MINILED组成双光谱模式的发光源2和反射光线接收传感器3形成光线反射式血氧饱和度检测模块，从人体皮肤4或骨骼5的反射光线通过光电转换模块1输出微弱的交流和直流电流，再经过I/V转换的光电转换放大电路获得几毫伏到十几毫伏的电压，本例光电转换放大电路采用放大器A放大电信号。此时的电信号含有各种外界因素产生的电信号，所需的血氧饱和度电信号已被干扰电信号淹没。
本实用新型在光电转换放大电路的后级设置血氧饱和度信号控制放大电路很好地起到抑制电信号的共模效应，同时逐步消除干扰因素并获得所需的血氧饱和度电信号。
本例的所述差分放大一级电路包括第一差分放大器A1和第二差分放大器A2，其中，所述第一差分放大器A1的正相输入端用于接收待放大的血氧饱和度电信号，反相输入端接放大系数调节电路，所述第二差分放大器A2的正相输入端接电源地，反相输入端接放大系数调节电路，所述第一差分放大器A1的和第二差分放大器A2的输出端分别接所述二级放大电路的两个输入端。
所述二级放大电路包括第一放大器A3，所述第一放大器A3的正相输入端与第一差分放大器A1的输出端相连，所述第一放大器A3的反相输入端与第二差分放大器A2的输出端相连。
本例放大系数调节电路Vout输出放大系数的比例因子，用于调节Vout输出放大系数。
具体地，本例第一级调节单元包括依次串联的电阻R、电阻R5和电阻R6，所述第一差分放大器A1的反相输入端通过电阻R7接电阻R和电阻R5之间，所述第二差分放大器A2的反相输入端通过电阻R8接电阻R和电阻R6之间。
所述第二级调节单元包括串接在所述第一差分放大器A1输出端的电阻R1和串接在所述第二差分放大器A2输出端的电阻R3。
所述第三级调节单元包括电阻R2和电阻R4，所述电阻R2的一端串接在第一放大器A3的正相输入端和电源地之间，所述电阻R4串接在第一放大器A3的反相输入端和输出端之间。
如图4所示，本例的第一差分放大器A1及第二差分放大器A2可以采用OP2177差分放大器，本例的第一放大器A3可以采用OP1177作为二级放大电路。
本例的工作原理为：
从人体脉博反射所得到的光线通过光电转换电路转换后，包含有心率和血氧饱和度的电信号，微弱的电信号通过血氧饱和度信号控制放大电路得到放大以后，通过信号分离电路，分离出心率信号和血氧含量信号，通过低通滤波和陷波滤波，电信号输入MCU完成A/D转换和信号处理等，通过驱动显示屏显示血氧含量或心率情况。如血氧含量或心率超出所给出的健康参考值范围时则触动报警系统，提醒使用者及时到医院复查。
所述信号分离电路、低通滤波和陷波滤波等处理电路均为现有技术，在此不在赘述。
本例血氧饱和度及心率检测数值可以不间断地储存在存储器中，同时也可与外设通过蓝牙通信方式上传检测数据，供平时参考，从而为人体健康保驾护航。
以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.血氧饱和度信号控制放大电路，其特征在于：包括差分放大一级电路、二级放大电路及放大系数调节电路，其中，所述差分放大一级电路的输入端接血氧饱和度电信号输出端，输出端与二级放大电路的输入端相连，所述放大系数调节电路分别与所述差分放大一级电路、二级放大电路相连，用于调节所述差分放大一级电路、二级放大电路的放大倍数。
2.根据权利要求1所述的血氧饱和度信号控制放大电路，其特征在于：所述差分放大一级电路包括第一差分放大器和第二差分放大器，其中，所述第一差分放大器的正相输入端用于接收待放大的血氧饱和度电信号，反相输入端接放大系数调节电路，所述第二差分放大器的正相输入端接电源地，反相输入端接放大系数调节电路，所述第一差分放大器的和第二差分放大器的输出端分别接所述二级放大电路的两个输入端。
3.根据权利要求2所述的血氧饱和度信号控制放大电路，其特征在于：所述二级放大电路包括第一放大器，所述第一放大器的正相输入端与第一差分放大器的输出端相连，所述第一放大器的反相输入端与第二差分放大器的输出端相连。
4.根据权利要求3所述的血氧饱和度信号控制放大电路，其特征在于：所述放大系数调节电路包括第一级调节单元，所述第一级调节单元包括依次串联的电阻R、电阻R5和电阻R6，所述第一差分放大器的反相输入端通过电阻R7接电阻R和电阻R5之间，所述第二差分放大器的反相输入端通过电阻R8接电阻R和电阻R6之间。
5.根据权利要求4所述的血氧饱和度信号控制放大电路，其特征在于：所述放大系数调节电路还包括第二级调节单元，所述第二级调节单元包括串接在所述第一差分放大器输出端的电阻R1和串接在所述第二差分放大器输出端的电阻R3。
6.根据权利要求1所述的血氧饱和度信号控制放大电路，其特征在于：所述放大系数调节电路还包括第三级调节单元，所述第三级调节单元包括电阻R2和电阻R4，所述电阻R2的一端串接在第一放大器的正相输入端和电源地之间，所述电阻R4串接在第一放大器的反相输入端和输出端之间。
7.一种无创型血氧饱和度测试仪，其特征在于：包括壳体，设置在壳体内的电路板，所述电路板上设有权利要求1-6所述的血氧饱和度信号控制放大电路。
8.根据权利要求7所述的无创型血氧饱和度测试仪，其特征在于：还包括设置在壳体上的双光源及反射光线接收传感器，还包括设置在电路板上用于驱动双光源的双光源驱动电路及光电转换电路，所述光电转换电路的输入端与反射光线接收传感器输出端相连，所述光电转换电路的输出端与所述血氧饱和度信号控制放大电路输出端相连。
9.根据权利要求8所述的无创型血氧饱和度测试仪，其特征在于：所述光电转换电路包括光电转换模块及设置在光电转换模块输出端的光电转换放大电路。
10.根据权利要求8所述的无创型血氧饱和度测试仪，其特征在于：所述无创型血氧饱和度测试仪为穿戴式，所述无创型血氧饱和度测试仪穿戴到人体后，所述双光源及反射光线接收传感器紧贴人体体表设置。
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