基于Microchip dsPIC?數(shù)字信號(hào)控制器的脈搏血氧儀設(shè)計(jì)

本應(yīng)用筆記討論了采用Microchip模擬設(shè)備和dsPIC?數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）的脈搏血氧儀設(shè)計(jì)。脈搏血氧儀是一種非侵入性醫(yī)療設(shè)備，可監(jiān)測患者血液中的氧飽和度和心率。

功能框圖

操作理論

脈搏血氧儀基于氧化血紅蛋白（HbO2）和脫氧血紅蛋白（Hb）的紅光（波長為600-750 nm）和紅外光（波長為850-1000 nm）的吸收特性來監(jiān)測人體血液的氧飽和度（SpO2） 。脈搏血氧儀通過手指交替閃爍紅光和紅外光到光電二極管。HbO2吸收更多的紅外光，并允許更多的紅光通過。另一方面，Hb吸收更多的紅光，并允許更多的紅外光通過。

光電二極管從每個(gè)LED接收未吸收的光。該信號(hào)使用反相運(yùn)算放大器反相，因此結(jié)果如圖2所示，代表了手指已吸收的光。

示波器捕獲的實(shí)時(shí)紅色和紅外（IR）脈動(dòng)信號(hào)

測量紅色和紅外信號(hào)的脈沖幅度（Vpp），并將其轉(zhuǎn)換為Vrms，以生成如公式1所示的比率值?？梢允褂帽嚷手岛陀山?jīng)驗(yàn)組成的查找表來確定SpO2。公式。脈沖率是根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的采樣數(shù)和采樣率來計(jì)算的。

查找表是系統(tǒng)的重要組成部分。查找表特定于特定的血氧儀設(shè)計(jì)，通?；谛?zhǔn)曲線，該校準(zhǔn)曲線是根據(jù)健康受試者在不同SpO2水平下的多次測量得出的。圖3顯示了樣品校準(zhǔn)曲線。

樣品校準(zhǔn)曲線

電路說明

本示例中使用的SpO2探頭是現(xiàn)成的兼容Nellcor?的手指夾式探頭，它集成了一個(gè)紅色LED和一個(gè)IR LED以及一個(gè)光電二極管。LED由LED驅(qū)動(dòng)器電路控制。信號(hào)調(diào)節(jié)電路檢測到通過手指的紅光和IR光，然后將其饋送到微控制器的12位ADC模塊，在其中可以計(jì)算％SpO2。

編輯：hfy