隨著越來越多的人開始認(rèn)識到亞健康問題的嚴(yán)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(shè)計板。COcesmc

除心率、血壓、呼吸頻率和溫度外，脈搏血氧(PO)被認(rèn)為是排在第5位的最關(guān)鍵健康狀況指標(biāo)。血紅蛋白(Hb)是血細(xì)胞的重要組成部分，它負(fù)責(zé)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(yán)重缺氧會直接導(dǎo)窒息、休克、死亡等悲劇的發(fā)生。在歐美等發(fā)達(dá)國家，人們對血氧的監(jiān)測相當(dāng)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(shè)備。 血氧儀的應(yīng)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(biāo)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(biāo)；醫(yī)護(hù)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(jī)和制氧機(jī)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(hù)措施。

ADI亞太區(qū)醫(yī)療事業(yè)資深業(yè)務(wù)經(jīng)理周文勝COcesmc

ADI亞太區(qū)醫(yī)療事業(yè)資深業(yè)務(wù)經(jīng)理周文勝說：“血氧儀的應(yīng)用市場將越來越多元化：不只是應(yīng)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(jìn)入個人家庭使用。我們相信其市場規(guī)模的增長將是非常可觀的。” 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(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系丁海曙教授認(rèn)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(jìn)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(guān)。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(jìn)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。 {pagination} 武漢力源認(rèn)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(shè)備，才能優(yōu)化血氧飽和度算法，達(dá)到臨床應(yīng)用的目的。 周文勝則有不同看法，他指出：“血氧儀的關(guān)鍵設(shè)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(shè)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(jìn)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(fù)雜的濾波、數(shù)學(xué)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(shù)股份有限公司市場部副總經(jīng)理胡戎COcesmc

目前武漢力源提供的指夾式脈搏血氧儀參考設(shè)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(shù)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(shè)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(shù)(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(shè)計和軟件算法的缺陷。”周文勝也強調(diào)：“從技術(shù)上來說，血氧儀的精度提高將是一個重要的方向?！?