基于Microchip dsPIC数字信号控制器的脉搏血氧仪设计

本应用笔记讨论了采用Microchip模拟设备和dsPIC®数字信号控制器（DSC）的脉搏血氧仪设计。脉搏血氧仪是一种非侵入性医疗设备，可监测患者血液中的氧饱和度和心率。

功能框图

操作理论

脉搏血氧仪基于氧化血红蛋白（HbO2）和脱氧血红蛋白（Hb）的红光（波长为600-750 nm）和红外光（波长为850-1000 nm）的吸收特性来监测人体血液的氧饱和度（SpO2）。脉搏血氧仪通过手指交替闪烁红光和红外光到光电二极管。HbO2吸收更多的红外光，并允许更多的红光通过。另一方面，Hb吸收更多的红光，并允许更多的红外光通过。

光电二极管从每个LED接收未吸收的光。该信号使用反相运算放大器反相，因此结果如图2所示，代表了手指已吸收的光。

示波器捕获的实时红色和红外（IR）脉动信号

测量红色和红外信号的脉冲幅度（Vpp），并将其转换为Vrms，以生成如公式1所示的比率值。可以使用比率值和由经验组成的查找表来确定SpO2。公式。脉冲率是根据模数转换器（ADC）的采样数和采样率来计算的。

查找表是系统的重要组成部分。查找表特定于特定的血氧仪设计，通常基于校准曲线，该校准曲线是根据健康受试者在不同SpO2水平下的多次测量得出的。图3显示了样品校准曲线。

样品校准曲线

电路说明

本示例中使用的SpO2探头是现成的兼容Nellcor®的手指夹式探头，它集成了一个红色LED和一个IR LED以及一个光电二极管。LED由LED驱动器电路控制。信号调节电路检测到通过手指的红光和IR光，然后将其馈送到微控制器的12位ADC模块，在其中可以计算％SpO2。