脉搏血氧仪原理与全面解决方案

1、脉搏氧仪的原理和全面的解决办法本文指导：血氧计用无创技术测定血氧含量，测定对象更准确地称为血氧饱和度，spo2。今天主要介绍脉搏氧仪。 一是介绍脉搏氧仪的工作原理，另外面临精密测量时的挑战，包括器件选型，最后还有几张介绍adi的参考设计的照片。监护的血氧计、爪式血氧计都很清楚，监护器中有装有血氧的模块，有较小的爪式，偏于家用、个人用，模式不同。 什么是脉搏氧仪？ 首先，我们来谈谈氧气。 我知道人需要氧气。 氧气是如何生存的呢？血液中的红血球是从红血球通过动脉供给毛细血管的。 用脉搏氧仪测量的是血氧饱和度，用spo2、spo2是怎么测量的？ 实际氧含量与总氧饱和度的比。 刚才介绍了氧是如何传递给

2、人体各器官、毛细血管的，其中是红血球，红血球其实很小，非常小。 在此列举尺寸，直径为68微米，厚度为2微米，每个细胞的寿命为100-120天，回收再生。 因为这些细胞是由骨髓构成的，每个细胞需要7天的时间，与电子没有直接关系，但如果不知道的话就有意义了。 成人体内细胞的产生是每秒400万个，我们是通过激素epo的刺激产生的，运动员注射这些激素，红血球越多，运送氧的能力越强，在竞争过程中不注射是不公平的，所以能听到运动激素中的故事。 每个成人有20兆30兆人的红血球，男性比女性多20%。 主要功能是氧气从肺输送到人体器官，保证各器官的工作，红血球在体内循环，从肺返回大约需要20秒。什么是脉搏氧仪

3、？ 其中首先知道hbo2的定义。 在肺中，红血球本身附着有血红蛋白，是hb，一个是氧化血红蛋白、hbo2，还有还原血红蛋白，从动脉通过毛细血管返回颈动脉时，氧分子脱落。 这是我的红血球，带有血红蛋白，其中含有四个氧分子，是饱和的血红蛋白分子。 血氧饱和度、标准值为健康人，该值为90%-100%正常，但通常下降到60%。 这依赖于很多因素，其中最重要的因素是患者身体供血能力比较差，hbo2读数下降。测量的原理，我们取最简单的例子，这也是最常见的情况，世界上很多血氧计都是用这个原理做的，只有红色和红外光，两个波长值是最常见的。 蓝色箭头指向该线，还原血红蛋白，也就是说血红蛋白中没有氧分子的情况下，

4、红色的吸收率越长，纵轴越高，吸收强度越强。 红外光的吸收长度弱的是波长，所以横轴是波长，纵轴是吸收长度。 相反地看，除了还原血红蛋白以外，还有氧化血红蛋白。 这是带有血红蛋白，带有氧分子，红色光的吸收弱，红外光的吸收比强，红色光为660纳米，红外光为610纳米，用于血氧测定。 还原血红蛋白和氧化血红蛋白，对不同光的差异是测定血氧饱和度的最基本数据。 这里强调的话，最常见的是两个波长，实际上必须实现更高的精度。 在2个波长以外也增加，进而达到了8个波长。 最主要的原因是人体血红蛋白除了还原血红蛋白和氧血红蛋白以外，还有其他血红蛋白，我们最常见的是氧血红蛋白，更多的波长对你的精度有利。 8波长已经

5、在世界上有很多产品，当然偏向高端。基本测定原理是，手指头、血氧含量、饱和度测定以手指最多，是脚趾、耳朵中最常见的血氧测定场所。 原理是用红色和红外光发射，这两种非常接近，可以保证他们几乎靠近手指的位置，保证检查的精度。 这本身也挑战了传感器技术、led。 红光和红外光分别工作，红光工作时，红光关闭，保证光电二极管相同，红光和红外光的工作很干涉，刚才说的距离很近，保证了在同一个体的组织结构中得到的信息。这里测量点主要是手指、脚趾、耳垂，我们在工作模式下，发光体在这边，光电转换在相反侧，贯通。 在设计图案时，不仅是传感器，对图案的挑战也很大。 刚才说到毛细血管，这是静脉回流，刚才只是把回路传感器的

6、工作和血液一起，所以血流的时候，为什么叫能量？因为功率，有脉动的时候，通过毛细血管的时候，氧分子会掉下来，回到这里的是还原因此，检查时红色光和红外光都是一种光，另一方面受到组织结构的衰减、静脉血的衰减、动脉的衰减，动脉有两部分，一部分有库存，总是在里面，由于心脏的脉动，一部分有脉动的血红蛋白，血红蛋白增加。让我们来看看人体的血液结构和传感器是如何工作的。 因为有心率的原因，脉动，通过手指传递的光的强度在不断增大，我们说体积记述器，我先说的是算法，是组织结构，手指头的肉，骨，皮肤吸收它，静脉血也吸收它，动脉中也存在我现在主要介绍血氧测定的基本原理和人体血液如何拥有氧原子，给人体供电。分析led和

7、整流二极管，看看下一个电路设计如何，如何选择零件。 这张图比较简单，这是led的工作电压，这是输出电流。 一般来说，制造强光需要大电流，vf小时、曲线陡峭时效率高、功耗低，led容易实现系统设计能量，这只是概念，是选择led的基本想法。 这里以制造商的型号为例，来看看led的光的特征。 led发出的单射光现在表示led的特性。 这个模型在这里，另一个模型是偏颇的。 在最佳条件下规定了峰值发送波长，该值用作工作点。 频谱的半值宽度非常窄，正常情况下必须电流稳定，if非常稳定，不会发生波长偏差，另外如果温度不稳定，波长也会同样大幅度偏移。 这个设计不仅考虑了led的选择，还考虑了热的系统设计。刚才

8、就led进行了说明，如果不涉及光电二极管、光电二极管，则为零偏置值或负压。 为了确保良好的tia，请确认传输放大器能够满足光电二极管的指标，稍后介绍选择tia的方法，并保证光电二极管的指标出现在系统上。 这是最常见的跨阻抗放大器的结构。这里说明光电二极管的电流电压特性，一般介绍了在负压、施加负压后，p0、p1、p2为不同光束时的工作曲线。 因为横轴是电压，纵轴是电流，所以工作电流根据偏压而不同。 这里表示p0-p1的负压下电流量有变化，该电流量与什么关系？ 光束，一个是光束，一个是光到电的转换率，可以计算数字。 这是光电二极管最简单的原理，我们给出了光电二极管的电路模型，这个模型就像我们在大学

9、学到的晶体管一样，将它分解成电阻电流，其中提供了很多参数，il是入射光产生的电流，id是暗电流，cj是然后串联电阻、并联电阻电流、二极管的电压、输出电流、输出电压我们为什么分为等效电路模型，通过之后的噪声分析，给了我们分析噪声是如何对系统整体做出贡献，哪个噪声是重要的机会，在选定和设计中。 在将tia加入噪声后，这是光电二极管的等效电路，这是等项电阻和电熔，输送本身带来了噪声，我们对三个部分的噪声进行了一些分析，计算它对系统的贡献，理解哪些部分的噪声需要特别注意其中电压、电流噪声、电压、电流噪声给系统带来什么样的共性，我们在图上介绍，哪个指标很重要。我们展示了噪声计算的过程，假设运算放大器电阻

10、非常大，假设并联电阻大大大于串联电阻，一般是如此。 我们分成光电二极管的噪声，光电二极管的噪声由两部分构成，一个是散粒噪声，分两部分，这是光电二极管的噪声结构。 这个公示看起来很无聊，请在这里列举作为参考。 运算放大器的噪声由电压噪声和电流噪声构成，噪声的结构是平方根，因为能量重叠，二次根波长与争论有关。 最后反馈电阻的热噪声、反馈电阻的热噪声为4kbtbrf，已经在这里列举了。 这些噪音是由哪个部分构成的？ 为了保证光电二极管和tia的良好合作，我们设置了两个条件。 第一条件是噪声和噪声比，光电二极管和tia的总噪声是多少。 目前，光电二极管的噪声为1.25uv，该值为了确保nnr足够大，我

11、们使用如下。 我们选择了几个放大器进行分析，包括放大器的电压噪声、电流噪声，最后分析了整个tia的噪声，这可以看到向上，向下电压噪声越大，向上电流噪声越大。 因此，光电二极管与nnr相比变大，但越大越好。 这说明了什么？电流噪声的重要性是，相对电压噪声在这种情况下，对噪声的贡献很大。我们光电二极管和tia配合得很好，选择好的tia，第二是信噪比足够大，必须计算，tia和输出电压的噪声比足够大，我们已经计算了输出电压的值，14.95v，同样是刚才的型号，电压噪声，我给大家看一个方案。 这是我们在美国制造的设计，使用aduc7024，mcu有很多制造商。 adi的优点在仿真中，我介绍了该系统的优点，关注测量，放大器和开关保证背光被去除，保证了测量的精度。 这个方案我们做了几个分析，不知道这个方案带来了什么好处，国内很多氧仪用oem的模块，这个成本非常高。 adi的aduc是血氧计的芯片，我们加入血氧计和cool，抵抗噪声的能力很好，特别是低灌流能够准确到什么程度，能够灵活地进行定制。 这是芯片，虽然之前不太安装，但只是模拟的调制电路。这是我们给第三方的测试，我们与该方案相比，低灌注非常低，大家知道血氧的标