一文了解便携式指夹血氧仪原理及其参数

2020-02-28 14:25:09 网络

家庭使用的便携式指夹血氧仪灵活度高，能够在无创伤的基础上快速测量人体的血氧饱和百分比(SpO2)，还有脉搏频率，受到了市场的广泛好评，持续畅销。

基于血液中的血红蛋白对红光和红外线有不同的吸收能力，含氧血红蛋白(HbO2)与还原血红蛋白(Hb)相比，Hb 吸收的红光较多，红外线较少。HbO2 则相反，吸收的红光较少，红外线较多。红光和红外线 LED 灯在结构上紧挨着，这样方便在手指的单一位置透光。光线从手指的一面穿透到另一面，被光敏二极管接收后，产生对应比例的电压。

润石科技作为一家拥有高性能模拟信号链设计能力的公司，旗下产品线跟指夹血氧仪等消费类医疗产品具有非常高的匹配度，包括运算放大器、比较器、模拟开关、LDO 等产品。

典型的便携式指夹血氧仪原理框图如下：

上图中，模拟开关 RS2105 用于切换红光 LED 和红外线 LED 灯，它们分时复用并且调制有一定的频率，运放 RS321 配合 MCU 内部的 DAC 产生恒流输出的信号，因为 LED 灯恒流工作可以获得比较稳定的波长，发射电流常常达到数十 mA，所以要求模拟开关的导通电阻最好小于 1Ω，RS2105 的导通电阻为 0.6Ω，满足应用要求。

在光敏接收管侧，运放 RS622 用于实现光电转换，这就要求运放的输入偏置电流 Ib 是 pA 级别的，另外运放的带宽需要 5MHz 以上以满足快速反应，低噪声系列的运放能够更好的提高系统的分辨率。在电源拓扑上，一种是用两节干电池(3V)然后升压到 5V 再降压给系统各电路使用，另外一种带有锂电池，可以循环充电使用，低功耗 LDO RS3236 均适合这两种拓扑系统。

低噪声运放 RS622 的主要参数如下：

◆ 宽工作电压范围：2.5V~5.5V；

◆ 低失调电压：典型值 0.7mV，最大值 3mV；

◆ 低温度漂移：典型值 2uV/°C；

◆ 低输入偏置电流：1pA；

◆ 单位增益带宽：7MHz；

◆ 静态电流：600uA 每通道；

◆ 噪声系数：11nV/√Hz。

模拟开关 RS2105 的主要参数如下：

◆ 宽输入电压范围：1.8V~5.5V；

◆ 导通电阻值：0.6Ω，最大 1Ω；

◆ 输出电流持续：500mA；