隨著越來越多的人開始認識到亞健康問題的嚴重性和生活水平的提高，家用型便攜式醫(yī)療電子產(chǎn)品市場正經(jīng)歷高速增長，如便攜式血壓計。下一波增長熱點將是血糖儀和血氧儀，特別是便攜式脈搏血氧儀，目前雖還未得到普及，但是最有增長潛力，未來市場增速有望超過40%。

武漢力源血氧脈搏儀參考設計板。xODesmc

除心率、血壓、呼吸頻率和溫度外，脈搏血氧(PO)被認為是排在第5位的最關鍵健康狀況指標。血紅蛋白(Hb)是血細胞的重要組成部分，它負責將氧氣從肺部輸送到身體的其它組織。血紅蛋白在任一時刻所含的氧氣量被稱為氧飽和度。氧飽和度以百分比表示，它是血紅蛋白的含氧量與血紅蛋白攜氧能力之比。血氧飽和度是反映人體呼吸功能及氧含量是否正常的重要生理參數(shù)，它是顯示我們?nèi)梭w各組織是否健康的一個重要生理參數(shù)。嚴重缺氧會直接導窒息、休克、死亡等悲劇的發(fā)生。在歐美等發(fā)達國家，人們對血氧的監(jiān)測相當重視，血氧儀已經(jīng)有很高的普及率。 脈搏血氧儀提供了以無創(chuàng)方式測量血氧飽和度或動脈血紅蛋白飽和度的方法。脈搏血氧儀還可以檢測動脈脈動，因此也可以計算并告知病人的心率。脈搏血氧儀是測量病人動脈血液中氧氣含量的一種醫(yī)療設備。 血氧儀的應用市場主要可分為以下幾個方面：病人在急救和轉(zhuǎn)運過程中、消防搶險、高空飛行必須監(jiān)測血氧；心臟病、高血壓、糖尿病人，特別是老人都會有呼吸方面的問題，監(jiān)測血氧指標可很好地了解自己的呼吸、免疫系統(tǒng)是否正常，血氧飽和度已成為普通家庭日常監(jiān)測的重要生理指標；醫(yī)護人員在查房和出診是也將血氧作為必監(jiān)測項目，使用數(shù)量有壓過聽診器的趨勢；呼吸疾病患者特別是長期打鼾的、使用呼吸機和制氧機的患者，在日常生活中使用血氧儀來監(jiān)測治療效果；戶外動者、登山愛好者、體育運動者在運動時都使用血氧儀，及時知道自己的身體情況，并采取必要的保護措施。

ADI亞太區(qū)醫(yī)療事業(yè)資深業(yè)務經(jīng)理周文勝xODesmc

ADI亞太區(qū)醫(yī)療事業(yè)資深業(yè)務經(jīng)理周文勝說：“血氧儀的應用市場將越來越多元化：不只是應用在病房和體檢等場合，而且還會更多地以不同形式的高質(zhì)量和易用產(chǎn)品進入個人家庭使用。我們相信其市場規(guī)模的增長將是非?？捎^的?！? 目前，臨床主要通過兩種方法檢測血液中的血氧參數(shù)：一是有創(chuàng)血氣分析，即從人體的大血管抽取血樣，采用血氣分析儀檢測。這種方法不僅能得到血液中的血氧含量，還可得到血液中電解質(zhì)水平等生化信息。二是無創(chuàng)檢測動脈血氧飽和度，方法是將血氧儀的傳感器夾在指端(或耳垂)。檢測原理基于該處動脈血液的搏動，提取經(jīng)穿透衰減的出射光的交流分量來解算。 清華大學醫(yī)學院生物醫(yī)學工程系丁海曙教授認為，血氣分析雖然可檢測特定大血管中血液的血氧飽和度，在一定程度上間接反映組織的氧合狀況，但它是有創(chuàng)手段，無法實時、連續(xù)監(jiān)測；指端脈搏血氧檢測雖然無創(chuàng)，但給出的是動脈血氧飽和度，一般無法反映人體局部組織的氧合狀況。 目前市場上的血氧儀大多數(shù)是指夾式脈搏血氧儀，它的整套方案提供商主要有以下幾家：武漢力源、奧地利微電子、TI、ADI、飛思卡爾。 指夾式脈搏血氧儀是一種用于監(jiān)視病人血氧飽和度的非侵入式儀器，它依賴于脈搏強度或脈動流來進行測量，因此被監(jiān)視的區(qū)域內(nèi)必須具有良好的血流，而任何阻滯都可能造成測量誤差。脈搏血氧儀還能連帶計算出脈搏頻率，因此大多數(shù)脈搏血氧儀都具有這項功能。典型脈搏血氧儀的測量范圍介于70%－100%的飽和度之間，低于70%時讀數(shù)便不可靠。 脈搏血氧儀的工作原理基于動脈搏動期間光吸收量的變化。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)(一般為指尖或耳垂)。在這些脈動期間所吸收的光量與血液中的氧含量有關。微處理器計算所吸收的這兩種光譜的比率，并將結(jié)果與存在存儲器里的飽和度數(shù)值表進行比較，從而得出血氧飽和度。 典型的血氧儀傳感器有一對LED，它們通過病人身體的半透明部位(通常是指尖或耳垂)正對著一個光電二極管。其中一個LED是紅光的，波長為660nm；另一個是紅外線的，波長是940nm。血氧的百分比是根據(jù)測量這兩個具有不同吸收率的波長的光通過身體后計算出的。

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{pagination} 武漢力源認為，脈搏血氧儀的開發(fā)難點在于需要大量的臨床數(shù)據(jù)，再配合昂貴的專業(yè)儀器設備，才能優(yōu)化血氧飽和度算法，達到臨床應用的目的。 周文勝則有不同看法，他指出：“血氧儀的關鍵設計難點來自測量人體的差異(包括體質(zhì)/年齡/皮膚濕度等)，以及不穩(wěn)定的測量條件(例如人體的移動)。這就要求設計者在軟件算法和硬件(尤其是精密模擬電路)上采用足夠好的方案，實現(xiàn)能夠適用于各種情況的性能，例如足夠小的低灌注和足夠穩(wěn)定的抗移動干擾能力?！? 而要實現(xiàn)足夠小的低灌注，首先就要求光電管后面的夸阻放大器具有足夠小的噪聲。ADI的精密運放在這方面具有明顯的優(yōu)勢，選擇也很多，例如AD8606的電流噪聲僅為0.01pA/√Hz(1KHz), AD8067的電流噪聲僅為0.01pA/√Hz(10HKz)。ADI的模擬MCU(集成ADC和DAC等)是高性能的單片解決方案，尤其是其模擬性能超群。例如ADuC7024是ARM7的MCU集成了多通道的12位高精度ADC和DAC，除了精確讀取模擬信號，還可以提供精確的PGA和LED驅(qū)動電流控制。 脈搏血氧儀的典型組件包括：一個微處理器、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。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。脈搏血氧儀一般還包括小型液晶顯示器。 對一個簡單的脈搏血氧儀來說，8位MCU內(nèi)核完全夠用，但如果要求有復雜的濾波、數(shù)學計算或數(shù)據(jù)處理等更多功能，那么16/32位器件可能是更好的選擇。理想解決方案將是：一個帶有內(nèi)部程序閃存與RAM(用于存儲操作程序、飽和度查找表和捕獲的數(shù)據(jù))的16/32位MCU、兩個用于驅(qū)動光源的D/A轉(zhuǎn)換器、一個至少12位分辨率用以量化光電二極管所接收數(shù)據(jù)的多通道A/D轉(zhuǎn)換器(它還可用于監(jiān)視電池壽命等其它參數(shù))。如果再有一些板上的可配置膠合邏輯則更好。

武漢力源信息技術股份有限公司市場部副總經(jīng)理胡戎xODesmc

目前武漢力源提供的指夾式脈搏血氧儀參考設計方案以ST的STM32系列MCU為核心，充分發(fā)揮STM32的高效率、低功耗、低成本等特點，外接指夾式數(shù)字血氧探頭時，能同時測量人體的血氧飽和度、脈率，數(shù)值同屏顯示在彩色點陣式OLED顯示屏，也可周期保存到外部串行FLASH存儲器。 武漢力源信息技術股份有限公司市場部副總經(jīng)理胡戎表示：“我們方案獨特的賣點是提供最優(yōu)性價比，且提供的設計資料，完全免費、完全開放?！? 脈搏血氧儀的兩大開發(fā)趨勢是：更高的測量精度和小型化。為了滿足這一市場需求趨勢，周文勝表示，ADI的產(chǎn)品研發(fā)方向也著眼于高集成度ASSP和新技術(如MEMS和磁耦隔離等)的開發(fā)。 胡戎表示：“目前市面上的脈搏血氧儀的主要不足是：在不同的測量環(huán)境下，測量精度的一致性不好，這歸根結(jié)底還是硬件設計和軟件算法的缺陷?！敝芪膭僖矎娬{(diào)：“從技術上來說，血氧儀的精度提高將是一個重要的方向?！?

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