病房里，醫(yī)生和護(hù)士通過(guò)脈搏血氧儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病人動(dòng)脈中的血氧含量，觀察病人的呼吸功能及氧含量是否正常，以確保病人的血氧含量維持在一定安全范圍內(nèi)，這是醫(yī)院里常見(jiàn)的畫面之一。

脈搏血氧儀是一種監(jiān)測(cè)人體動(dòng)脈血液中氧氣含量的醫(yī)療設(shè)備，其工作原理是利用不同波長(zhǎng)的光穿過(guò)人體組織時(shí)的吸收特性。將脈搏血氧儀放在皮膚較薄的部位（通常是手指或耳朵），以無(wú)創(chuàng)方式測(cè)量病人動(dòng)脈中的血氧飽和度。

脈搏血氧儀最初體積巨大，造價(jià)昂貴，只有醫(yī)院能夠配備。如今隨著電子元器件的發(fā)展，脈搏血氧儀體積越來(lái)越小，價(jià)格也越發(fā)平民化，成為普通家庭日常護(hù)理的常見(jiàn)設(shè)備。

本期歐時(shí)課堂為工程師們帶來(lái)的是便攜式脈搏血氧儀的制作教程，在家就可以自己監(jiān)測(cè)血氧含量，快來(lái)試試吧~

1、原理框圖

2、傳感器模塊

脈搏血氧儀的傳感器模塊集成了環(huán)境光傳感器、RGB顏色傳感器、接近傳感器，以及用于反射光體積的描記的光學(xué)生物傳感器。

傳感器模塊由紅外（IR）、紅色LED以及傳感器IC組成。通過(guò)LED1和LED2引腳外部控制LED，該IC包含修剪LED源與250mA最大電流驅(qū)動(dòng)；傳感器IC中有三個(gè)不同的模塊，包含光傳感器、接近/生物傳感器和數(shù)字模塊，以及一些外圍電路。

光傳感器/Light sensor

包括五個(gè)矩陣陣列排列的光電檢測(cè)器，并帶有專用的模塊轉(zhuǎn)換器（ADC），以實(shí)現(xiàn)更快、更準(zhǔn)確的性能。

接近和生物傳感器/Proximity and biosensor

利用位于光傳感器陣列下方的單個(gè)光電二極管，使用LED1和我LED2引腳上的LED陰極/驅(qū)動(dòng)器輸出來(lái)測(cè)量從目標(biāo)物體發(fā)出的紅色和紅外范圍內(nèi)的反射能量。

數(shù)字模塊/Digital module

包含狀態(tài)機(jī)、通信接口、數(shù)字濾波器、寄存器和保險(xiǎn)絲，用于校準(zhǔn)；依靠I2C通信協(xié)議將數(shù)據(jù)報(bào)告發(fā)送給MCU。

傳感器模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

光學(xué)生物傳感器通過(guò)照射皮膚，測(cè)量通過(guò)皮膚的飽和血液與不飽和血液的光吸收率，從而監(jiān)測(cè)人體心率、血氧飽和度、呼吸頻率和心率變異性等健康參數(shù)。

3、MCU

脈搏血氧儀采用瑞薩電子的RA2A1微控制器，基于Arm Cortex-M23內(nèi)核，具有256kB閃存和32kB SRAM，適合低功耗、低成本的應(yīng)用。

RA2A1 MCU集成了帶有16位SAR ADC、24位Sigma-Delta ADC、DAC和運(yùn)算放大器的專用模擬前端，鋰電子電池管理解決方案無(wú)縫集成到脈搏血氧儀設(shè)計(jì)中，延長(zhǎng)電池壽命。

4、電源

脈搏血氧儀可與鋰電子電池一起使用，并支持通過(guò)USB電源充電。充電電路包括開(kāi)關(guān)、齊納二極管、LC濾波器，通過(guò)整流降壓轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)電壓，來(lái)提供直流電壓以對(duì)電池充電，然后將來(lái)自USB充電器或電池的5V電壓，轉(zhuǎn)換為MCU和傳感器模塊供電所需的電壓。

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