脉搏血氧仪使用最新的ADuC7024 MicroConverter

除心率，血压，呼吸频率和体温外，脉搏血氧饱和度（PO）被认为是健康状况的“第五个生命体征”。

血红蛋白（Hb）是红细胞的重要组成部分，负责将氧气从肺部输送到组织。任何时候与Hb结合的氧气量（O 2 ）称为氧饱和度。以百分比表示，氧饱和度（SpO2）是结合Hb的氧量与Hb的氧携带能力的比率。脉搏血氧仪提供了一种无创的方法来测量SpO2或动脉血红蛋白饱和度。脉搏血氧仪还可以检测动脉血液脉动，因此也可以计算和报告患者的心率。 脉搏血氧仪是一种测量患者动脉血中氧气量的医疗设备。

典型的血氧饱和度传感器有一对面向a的发光二极管（LED）光电二极管穿过患者身体的半透明部分，通常是指尖或耳垂。一个LED是红色的，波长为660nm;另一种是红外线，波长为940nm。血氧百分比是根据每个波长光通过患者体后的吸收率计算得出的。

脉冲血氧仪的一般结构如图1所示。除模拟信号外调理电路，它包括几个ADC和DAC，以及一个微控制器和相关的存储器。使用这种离散方法的实现在硬件，不动产和设计时间方面相对复杂且成本高。

ADI公司的精密模拟微控制器系列产品包括所需的关键模拟构建模块采用高端血氧测定设计。这里使用的ADuC7024包括一个高性能，高速，多通道12位，1 MSPS ADC和两个DAC。这些功能可以恢复低周围血液循环中常见的弱动脉搏动信号。

MicroConverter还包括一个32位ARM7TDMI内核。它运行在41.8 MHz，提供了一个非常强大的计算平台。由ITEC工程公司开发的专有数字信号处理算法可检测动脉血液脉动，检测和拒绝运动伪影，计算SpO2和心率值，并过滤和缩放实时动脉血脉冲波形（体积描记图）。此外，还有足够的CPU性能可用于其他功能，例如控制图形LCD显示屏，通过板载PWM产生音频脉冲音等。

基于ADuC7024 MicroConverter的血氧仪结构如图2所示：

LED通过MOSFET桥依次供电（开关SW1和SW2）。由AMP1（1/2 AD8606）构建的恒流吸收器由MicroConverter的DAC2输出控制。

光电二极管放大器围绕AMP2（1/2 AD8606）构建。它将接收到的光转换成与患者组织吸收的光成反比的电压。这种测量是在红色和红外波长上交替进行的。

可编程增益放大器（PGA）和偏移级由AD8606运算放大器和AD5160数字电位器构成。它由MicroConverter动态控制。与可变电流LED驱动器（AMP1和DAC2）一起，它提供了血氧测定传感器所见的各种光密度。

开关SW3（ADG779）消除光电二极管看到的环境光的主要部分，从而允许使用ADC输入通道的全动态范围。

ADC1的输入由PGA /偏移电路。该ADC将放大的光电二极管信号数字化。光电放大器AMP2的输出交流耦合，因此ADC2监测AMP2的任何可能的环境光饱和度。

该设计可用作独立的血氧计或用作各种医疗监测的构建模块由于与LCD接口所需的大量I / O引脚，ADuC7024 MicroConverter具有30个通用I / O（GPIO），因此被选用于此设计。

ADIC7024 MicroConverter具有30个通用I / O（GPIO）。使用较少的I / O，使用ADuC7021（13个GPIO，无PWM）可以实现相同的性能水平。 ADuC7021采用节省空间的6 mm×6 mm LFCSP封装。