脉搏血氧仪原理与全面解决方案

脉搏血氧仪原理与全面解决方案

测量对象更准确的叫技术测量血氧中的氧气含量，本文导读]：脉搏血氧仪采用无创式SpO2。法是血氧饱和度，即今天主要向大家介绍脉搏血氧仪，一个是介绍脉搏血氧仪的工作原理；另外，面临在设计。精确测量时候的挑战，也包括器件选型，最后我们会有几张图片介绍ADI的参考还有比较小的指甲监护仪里面是带有血氧的模块，做过监护血氧仪、指甲式血氧仪都清楚，什么是脉搏血氧仪？首先讲一下氧气，模式是不一样的。式的，就是偏向于家用、个人用的，由红细胞通氧气怎么样让人活下去？氧气在血液当中的红细胞，大家知道人需要氧气活着，测量SpO2

过动脉供养给毛细血管。脉搏血氧仪测量的对于是血氧的饱和度，我们用SpO2，刚才有介绍氧

气怎么样传递到人体各个怎么出来？是代表实际含氧量与全氧饱和度的比值。我们这里列了尺寸，非常小，里面就是靠红细胞，红细胞其实很小，非常、器官、毛细血管，这些细胞每个细胞的寿命是100-120天，会回收再生。厚度是是6-8微米的直径，2微米，但如果不了跟电子不是直接有关，所以每个细胞需要7是骨髓产生的，天的时间才能产生，EPO万个，我们由荷尔蒙解的话讲一讲还是有点意思。成人的体内细胞产生是每秒钟400竞赛的过程当中对红细胞越多携带氧气的能力越强，刺激产生的，运动员会注射这些激素，万亿红20-30所以在体育激素里面的故事会听到。每个成人有没有注射的来讲是不公平的，。主要功能是氧气从肺里面送到人体的器官，20%保证各个器官的工作，细胞，男人比女人多每个红细胞在体内的循环从肺出去然后再回来，大概需要20秒的时间。

什么是脉搏血氧仪？在这个里面我们首先要了解一下HbO2的定义。在肺里面，红细胞是这样的，本身附着血红蛋白，符号是Hb，一种是氧合血红蛋白，就是HbO2，还有还原血红蛋白，从动脉经过毛细血管回到颈脉的时候，氧分子脱落了。这是我红细胞，附带血红蛋白，里面包含四个氧分子，是饱和的血红蛋白分子。血氧的饱和度，典型值是健康人，这个值90%-100%比较正常，

但很多情况下跌到60%，这取决于很多因素，其中最重要的因素是病人身体的供血能力比较差，HbO2的读值会下降。

测量的原理，我们拿了最简单的例子，这也是最通常的情况，世界上大多数的血氧仪都是靠这样的原理来做的，只是通过红光和红外光，两个波长值最常见，蓝色的箭头就是指这条线，还原血红蛋白，也就是说血红蛋白不带氧分子的时候，对红光的吸收比较长，纵轴越高吸收强度越强。而红外光的吸收长度比较弱，这是波长，所以横轴是波长，纵轴是吸收长度。反过来看，我们除了说还原血红蛋白以外，还有氧合血红蛋白，这是红色箭头指的，就是带有血红蛋白的，带有氧分子的，对红光的吸收比较弱，对红外光的吸收比较强，我们说红光是660纳米，红外光是610纳米，用在血氧测量当中。还原血红蛋白和氧合血红蛋白，对不同光的区别，差就是测量血氧饱和度最基本的数据。这边强调一下，最常见的就是两个波长，实际上要做到更高的精度，除了两个波长以外还要增加，甚至高达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合血红蛋白之外，还有其他的血红蛋白，我们经常见的是碳氧血红蛋白，更多的波长有利于你做的精度更好。8波长已经在世界上有很多的产品，当然是偏高端的。．

基本测量的原理如下，这是一个手指头，血氧的含量，饱和度的测量在手指测量是最原理就是用红光和红外光发射，这是最常见的测量血氧的地方。多的，也可以在脚趾、耳朵，这本可以保证检测的准确度。这两个要非常将近，保证他们在手指基本上非常接近的位置，也是挑战。红光和

红外光是分开工作的，当红光工作的时候，红外光LED身对传感器技术，刚才讲距离是关闭的，当光二极管是同一个，可以保证红光和红外光之间的工作非常干扰，要非常近，保证在同一个身体组织结构里面取得的信息。

这里讲测量点主要包括手指、脚趾和耳垂，我们讲是工作模式，发光体在这边，光电转是穿透的。设计模式的时候不光对传感器，对模式的挑战更大。刚才讲到毛换是另外一边，刚才只是把电路传感器的工作和血液放在一起，所以你细血管，这是动脉，这是静脉回流，，当你有脉动的时候，走过毛细血管的时候把氧分血流的时候，为什么叫能量？因为power一方回到这边是还原的血红蛋白。所以检测的时候，红光和红外光都是一个光，子丢下了，动脉有两个部分，一面会受到组织结构的衰减，还有受到静脉血的衰减，还有动脉的衰减，有一部分脉动的血红蛋白，血红蛋白会增由于心脏的脉动，部分是存量的，总是在里面的，加。

把人体的血结构和传感器放在一起，我们看它们是怎么工作的。因为有心跳的原因，我刚才讲了算法，就就是脉动了，通过手指传送的光强会不断的增大，我们说体积描述器，是组织结构，手指头的肉、骨头、皮肤都会它造成吸收，静脉血会对它造成吸收，动脉也会所有体积描但动脉里面分为存量和脉动式的，如果测量出来的数据是这样的图，造成吸收，述器。我刚才主要介绍了对血氧测量的基本原理和人体血液怎么携带氧原子，给人体供电。

如何选择和整流二极管的分析，我们再看后面的电路设计是怎么样的，下面讲一下LED正常来说需要比较大的电这是输出电流。元器件。这张图比较简单，这是LED的工作电压，比较小的时候，就是曲线比较陡的时候效率比较高，功耗比VF流才能产生比较强的光，当基本的考虑。这里LEDLED更容易帮助你实现系统的设计能量，这只是一个概念，选较低，的特性，发射的单射光，用这个表征LED光的特征。拿了厂家的型号做的例子，看LEDLED这个型号在这里，另外一个型号比较偏。峰值发送波长是最佳条件下规定的，这个值用作工作点。频谱半带宽非常窄，正常的情况下电流一定要很稳，If非常稳定，避免发生波长的偏移，还有温度比较稳定，否则波长一样会造成很大的偏移。这设计当中不光是LED的选择，还有系统设计考虑到散热。

刚才讲到LED，待会涉及到光电二极管，光电二极管否则是零偏值，要么就是负压的，要确保很好的TIA，就是跨组放大器，确保可以符合光电二极管的指标，我们后面会做一些分析，来介绍怎么样选择TIA，保证光电二极管的指标在系统里面得到体现。这是最常见的互阻放大器的结构。．

加负压之后这里讲一下光电二极管的电流电压特性，我刚才介绍了一般情况是负压的，是不同的光通量的情况下工作曲线，横轴是电压，纵轴是电流，所以在不同的、P2P0、P1这个电流P0-P1的负压情况下有电流量的变化，偏值电压下，工作电流不一样。这里标明了量与什么有关系？光通量，一个是光通量，一个是光到电的转换率，就可以计算出数字了。这个模型跟我们在大学里这是光电二极管最简单的原理，我们给了光电二极管的电路模型，是入射光产面学的像三极管一样，把它拆开了，拆成了电阻电流，这里面给很多参数，IL是并联电阻，还有串联电阻、并联电阻电流，RSHID是暗电流，CJ是结电容，生的电流，就要做后面的噪我们为什么要分到等效电路模型，二极管上的电压，输出电流，输出电压，在哪些噪声是很重要要考虑的，声分析，让大家有机会分析噪声是如何贡献给整个系统的，之后，这是光电二极管的等效电路，这是等项电阻和电熔，TIA选型和设计之中。噪声加上我们就可以计算它对系统的贡献，运放本身带来噪声，我们把三部分的噪声多字一些分析，电流噪声对系统带电压、理解哪部分的噪声要特别小心。这里面当然有电压、电流的噪声，来什么共性，我们在图上面会介绍，也可以哪个指标变成非常重要。