CN220369994U - 一种脉氧仪电路及耳挂式脉氧仪 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种脉氧仪电路及耳挂式脉氧仪，脉氧仪电路包括PPG传感器电路单元、静电屏蔽电路单元、微控制器和稳压电路单元，PPG传感器电路单元的控制信号端和数据信号端连接静电屏蔽电路单元后，再接入微控制器的控制端和数据端；PPG传感器电路单元用于利用PPG传感器来采集与皮肤接触处的脉搏信号，静电屏蔽电路单元用于对PPG传感器电路单元采集的脉搏信号及微控制器发出的控制信号进行静电屏蔽处理，微控制器用于通过其控制端发送控制信号，并通过其信号端接收脉搏信号；稳压电路单元用于为PPG传感器电路单元提供稳定的电源电压。本方案的电路可以实现抗静电及无创的检测。耳挂式脉氧仪包括耳挂式壳体，耳挂式壳体内设有脉氧仪电路，便携且便于佩戴使用。
Description
技术领域
本申请涉及脉搏血氧仪，属于无创血氧测量技术应用，尤其涉及一种脉氧仪电路及耳挂式脉氧仪。
背景技术
通常情况下，人们通过观察指甲甲床、指端皮肤、口唇和眼结膜的颜色，来粗略评估人体是否缺氧。但最准确评估人体是否缺氧以及缺氧程度的方法是抽取一定量的动脉血（通常是桡动脉或股动脉血）进行动脉血气分析，然后通过测定动脉血氧气分压（PaO2）以及动脉血血氧饱和度（SaO2）来判定。这属于一种有创性检查，而且还需要特殊的检测设备，只能在大型医院相关科室进行。
近年来，脉搏血氧仪作为一种无创检查设备逐渐普及，它可以通过夹指式传感器测量血氧饱和度和脉搏频率。然而，目前这些便携式脉氧仪并为考虑到静电干扰对检测结果的影响以及对器件的破坏性，会导致检测结果可能存在偏差，且核心部件寿命不理想。并且，在某些特殊情况下，如残障人士、无法自理者或老年行动不便者，无法使用夹指式脉搏血氧仪进行日常监测，这给医护人员带来了困扰并增加了工作量。
实用新型内容
为了解决上述现有技术的不足，本申请提供一种脉氧仪电路及耳挂式脉氧仪，实现抗静电及无创的检测。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术：
一种脉氧仪电路，包括PPG传感器电路单元、静电屏蔽电路单元、微控制器和稳压电路单元，PPG传感器电路单元的控制信号端和数据信号端分别连接静电屏蔽电路单元后，再接入到微控制器的控制端和数据端；
PPG传感器电路单元用于利用PPG传感器来采集与皮肤接触处的脉搏信号，静电屏蔽电路单元用于对PPG传感器电路单元采集的脉搏信号及微控制器发出的控制信号进行静电屏蔽处理，微控制器用于通过其控制端发送控制信号，并通过其信号端接收脉搏信号；
稳压电路单元连接PPG传感器电路单元，用于为PPG传感器电路单元提供稳定的电源电压。
PPG传感器电路单元包括PPG传感器U1，其控制信号端SCL和数据信号端SDA分别连接通过静电屏蔽电路单元后的LV_SCL和LV_SDA，其中断引脚INT#连接微控制器。PPG传感器U1的中断引脚INT#还连接上拉电阻R4，上拉电阻R4连接VCC_5，PPG传感器U1的供电引脚VDD连接通过稳压电路单元的VCC_1.8V，两个VLED+引脚连接VCC_5和滤波电容C1，滤波电容C1连接GND。
静电屏蔽电路单元包括NMOS管Q1和NMOS管Q2，NMOS管Q1的漏极连接PPG传感器U1的数据信号端SDA和保护电阻R5，NMOS管Q2的漏极连接PPG传感器U1的控制信号端SCL和保护电阻R1，保护电阻R5和保护电阻R1分别连接VCC_5，NMOS管Q1的源极作为LV_SDA，并连接泄放电阻R7，泄放电阻R7连接VCC_1.8，NMOS管Q2的源极作为LV_SCL，并连接泄放电阻R2，泄放电阻R2连接VCC_1.8，NMOS管Q1和NMOS管Q2的栅极分别连接VCC_1.8。
稳压电路单元包括LDO稳压芯片U3，其Vin引脚连接VCC_5和滤波电容C4一端，其GND引脚和滤波电容C4另一端连接GND，其Vout引脚连接滤波电容C2一端、滤波电容C3一端和VCC_1.8，滤波电容C2另一端、滤波电容C3另一端连接GND。
一种耳挂式脉氧仪，包括耳挂式壳体，用于佩戴于人耳处，耳挂式壳体内设有所述的脉氧仪电路。
本实用新型有益效果在于：
1、脉氧仪电路可以实现抗静电及无创的检测，
2、耳挂式脉氧仪便携且便于佩戴，解决特殊病患对现有脉氧仪操作不便的问题，减少医护人员工作量。
附图说明
图1是本申请实施例的电路结构框图。
图2是本申请实施例的PPG传感器电路单元电路原理图。
图3是本申请实施例的静电屏蔽电路单元电路原理图。
图4是本申请实施例的微控制器电路原理图。
图5是本申请实施例的稳压电路单元电路原理图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明，但本实用新型所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
本申请实施例提供一种脉氧仪电路，采用基于PPG（Photoplethysmography）的血氧测量方案，通过光电传感器检测人体血液中的脉搏信号，从而测量血氧饱和度（SaO2）和脉搏频率。如图1所示，脉氧仪电路包括PPG传感器电路单元、静电屏蔽电路单元、微控制器和稳压电路单元，PPG传感器电路单元的控制信号端和数据信号端分别连接静电屏蔽电路单元后，再接入到微控制器的控制端和数据端；稳压电路单元连接PPG传感器电路单元。
其中，PPG传感器电路单元利用PPG传感器来采集与皮肤接触处的脉搏信号，静电屏蔽电路单元对PPG传感器电路单元采集的脉搏信号及微控制器发出的控制信号进行静电屏蔽处理，微控制器通过其控制端发送控制信号，并通过其信号端接收脉搏信号；稳压电路单元为PPG传感器电路单元提供稳定的电源电压。
如图2所示，本实例的PPG传感器电路单元包括PPG传感器U1，PPG传感器U1可采用MAX30101，其控制信号端SCL和数据信号端SDA分别连接通过静电屏蔽电路单元后的LV_SCL和LV_SDA，其中断引脚INT#连接微控制器。
PPG传感器U1的中断引脚INT#还连接上拉电阻R4，上拉电阻R4连接VCC_5，PPG传感器U1的供电引脚VDD连接通过稳压电路单元的VCC_1.8V，两个VLED+引脚连接VCC_5和滤波电容C1，滤波电容C1连接GND。
为了防止静电对电路原件的破坏，使用MOS管防止ESD静电，本实例中采用了静电屏蔽电路单元，如图3所示，本实例的静电屏蔽电路单元包括NMOS管Q1和NMOS管Q2，NMOS管Q1的漏极连接PPG传感器U1的数据信号端SDA和保护电阻R5，NMOS管Q2的漏极连接PPG传感器U1的控制信号端SCL和保护电阻R1，保护电阻R5和保护电阻R1分别连接VCC_5，NMOS管Q1的源极作为LV_SDA，并连接泄放电阻R7，泄放电阻R7连接VCC_1.8，NMOS管Q2的源极作为LV_SCL，并连接泄放电阻R2，泄放电阻R2连接VCC_1.8，NMOS管Q1和NMOS管Q2的栅极分别连接VCC_1.8。其中，泄放电阻R7和泄放电阻R2还用于提供偏置电压。
微控制器作为脉氧仪的核心控制单元，微控制器负责接收和处理光电传感器获取的脉搏信号，并进行信号处理和算法计算，最终得出血氧饱和度和脉搏频率的数值。如图4所示，本实例的微控制器采用STM8S系列单片机U5。具体来说，其PC4引脚连接中断信号INT_MAX，PB4引脚和PB5引脚分别连接静电屏蔽电路单元输出的IIC数据信号SDA和控制信号SCL，单片机U5连接电源VCC和GND进行供电。
如图5所示，本实例的稳压电路单元包括LDO稳压芯片U3，其Vin引脚连接VCC_5和滤波电容C4一端，其GND引脚和滤波电容C4另一端连接GND，其Vout引脚连接滤波电容C2一端、滤波电容C3一端和VCC_1.8，滤波电容C2另一端、滤波电容C3另一端连接GND。
本申请实施例的另一方面，提供一种耳挂式脉氧仪，包括耳挂式壳体，用于佩戴于人耳处，耳挂式壳体内设有前文实施例所述的脉氧仪电路。具体的，可通过壳体的设置，使得PPG传感器U1的LED光源嵌入耳环中，使其能够照射到耳垂或耳环与皮肤接触处，并将PPG传感器U1的光敏传感器放置在耳环内部与皮肤接触的位置，以便接收光信号。LED光源发出红光和近红外光，经过皮肤组织后被反射或透射回来，光敏传感器接收到这些光信号，将光信号转化为电信号，并将其传输到微控制器进行处理。通过佩戴于患者耳朵处，可实现抗静电、无创的脉氧监测，且便携方便佩戴使用。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。
Claims (9)
1.一种脉氧仪电路，其特征在于，包括PPG传感器电路单元、静电屏蔽电路单元、微控制器和稳压电路单元，PPG传感器电路单元的控制信号端和数据信号端分别连接静电屏蔽电路单元后，再接入到微控制器的控制端和数据端；
PPG传感器电路单元用于利用PPG传感器来采集与皮肤接触处的脉搏信号，静电屏蔽电路单元用于对PPG传感器电路单元采集的脉搏信号及微控制器发出的控制信号进行静电屏蔽处理，微控制器用于通过其控制端发送控制信号，并通过其信号端接收脉搏信号；
稳压电路单元连接PPG传感器电路单元，用于为PPG传感器电路单元提供稳定的电源电压。
2.根据权利要求1所述的脉氧仪电路，其特征在于，PPG传感器电路单元包括PPG传感器U1，其控制信号端SCL和数据信号端SDA分别连接通过静电屏蔽电路单元后的LV_SCL和LV_SDA，其中断引脚INT#连接微控制器。
3.根据权利要求2所述的脉氧仪电路，其特征在于，PPG传感器U1采用MAX30101。
4.根据权利要求2所述的脉氧仪电路，其特征在于，PPG传感器U1的中断引脚INT#还连接上拉电阻R4，上拉电阻R4连接VCC_5，PPG传感器U1的供电引脚VDD连接通过稳压电路单元的VCC_1.8V，两个VLED+引脚连接VCC_5和滤波电容C1，滤波电容C1连接GND。
5.根据权利要求1所述的脉氧仪电路，其特征在于，微控制器采用STM8S系列单片机。
6.根据权利要求2所述的脉氧仪电路，其特征在于，静电屏蔽电路单元包括NMOS管Q1和NMOS管Q2，NMOS管Q1的漏极连接PPG传感器U1的数据信号端SDA和保护电阻R5，NMOS管Q2的漏极连接PPG传感器U1的控制信号端SCL和保护电阻R1，保护电阻R5和保护电阻R1分别连接VCC_5，NMOS管Q1的源极作为LV_SDA，并连接泄放电阻R7，泄放电阻R7连接VCC_1.8，NMOS管Q2的源极作为LV_SCL，并连接泄放电阻R2，泄放电阻R2连接VCC_1.8，NMOS管Q1和NMOS管Q2的栅极分别连接VCC_1.8。
7.根据权利要求6所述的脉氧仪电路，其特征在于，泄放电阻R7和泄放电阻R2还用于提供偏置电压。
8.根据权利要求1所述的脉氧仪电路，其特征在于，稳压电路单元包括LDO稳压芯片U3，其Vin引脚连接VCC_5和滤波电容C4一端，其GND引脚和滤波电容C4另一端连接GND，其Vout引脚连接滤波电容C2一端、滤波电容C3一端和VCC_1.8，滤波电容C2另一端、滤波电容C3另一端连接GND。
9.一种耳挂式脉氧仪，包括耳挂式壳体，用于佩戴于人耳处，其特征在于，耳挂式壳体内设有如权利要求1~8中任意一项所述的脉氧仪电路。
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