除心率，血壓，呼吸頻率和體溫外，脈搏血氧飽和度（PO）被認(rèn)為是健康狀況的“第五個(gè)生命體征”。

血紅蛋白（Hb）是紅細(xì)胞的重要組成部分，負(fù)責(zé)將氧氣從肺部輸送到組織。任何時(shí)候與Hb結(jié)合的氧氣量（O 2 ）稱為氧飽和度。以百分比表示，氧飽和度（SpO2）是結(jié)合Hb的氧量與Hb的氧攜帶能力的比率。脈搏血氧儀提供了一種無創(chuàng)的方法來測量SpO2或動(dòng)脈血紅蛋白飽和度。脈搏血氧儀還可以檢測動(dòng)脈血液脈動(dòng)，因此也可以計(jì)算和報(bào)告患者的心率。 脈搏血氧儀是一種測量患者動(dòng)脈血中氧氣量的醫(yī)療設(shè)備。

典型的血氧飽和度傳感器有一對面向a的發(fā)光二極管（LED）光電二極管穿過患者身體的半透明部分，通常是指尖或耳垂。一個(gè)LED是紅色的，波長為660nm;另一種是紅外線，波長為940nm。血氧百分比是根據(jù)每個(gè)波長光通過患者體后的吸收率計(jì)算得出的。

脈沖血氧儀的一般結(jié)構(gòu)如圖1所示。除模擬信號(hào)外調(diào)理電路，它包括幾個(gè)ADC和DAC，以及一個(gè)微控制器和相關(guān)的存儲(chǔ)器。使用這種離散方法的實(shí)現(xiàn)在硬件，不動(dòng)產(chǎn)和設(shè)計(jì)時(shí)間方面相對復(fù)雜且成本高。

ADI公司的精密模擬微控制器系列產(chǎn)品包括所需的關(guān)鍵模擬構(gòu)建模塊采用高端血氧測定設(shè)計(jì)。這里使用的ADuC7024包括一個(gè)高性能，高速，多通道12位，1 MSPS ADC和兩個(gè)DAC。這些功能可以恢復(fù)低周圍血液循環(huán)中常見的弱動(dòng)脈搏動(dòng)信號(hào)。

MicroConverter還包括一個(gè)32位ARM7TDMI內(nèi)核。它運(yùn)行在41.8 MHz，提供了一個(gè)非常強(qiáng)大的計(jì)算平臺(tái)。由ITEC工程公司開發(fā)的專有數(shù)字信號(hào)處理算法可檢測動(dòng)脈血液脈動(dòng)，檢測和拒絕運(yùn)動(dòng)偽影，計(jì)算SpO2和心率值，并過濾和縮放實(shí)時(shí)動(dòng)脈血脈沖波形（體積描記圖）。此外，還有足夠的CPU性能可用于其他功能，例如控制圖形LCD顯示屏，通過板載PWM產(chǎn)生音頻脈沖音等。

基于ADuC7024 MicroConverter的血氧儀結(jié)構(gòu)如圖2所示：

LED通過MOSFET橋依次供電（開關(guān)SW1和SW2）。由AMP1（1/2 AD8606）構(gòu)建的恒流吸收器由MicroConverter的DAC2輸出控制。

光電二極管放大器圍繞AMP2（1/2 AD8606）構(gòu)建。它將接收到的光轉(zhuǎn)換成與患者組織吸收的光成反比的電壓。這種測量是在紅色和紅外波長上交替進(jìn)行的。

可編程增益放大器（PGA）和偏移級由AD8606運(yùn)算放大器和AD5160數(shù)字電位器構(gòu)成。它由MicroConverter動(dòng)態(tài)控制。與可變電流LED驅(qū)動(dòng)器（AMP1和DAC2）一起，它提供了血氧測定傳感器所見的各種光密度。

開關(guān)SW3（ADG779）消除光電二極管看到的環(huán)境光的主要部分，從而允許使用ADC輸入通道的全動(dòng)態(tài)范圍。

ADC1的輸入由PGA /偏移電路。該ADC將放大的光電二極管信號(hào)數(shù)字化。光電放大器AMP2的輸出交流耦合，因此ADC2監(jiān)測AMP2的任何可能的環(huán)境光飽和度。

該設(shè)計(jì)可用作獨(dú)立的血氧計(jì)或用作各種醫(yī)療監(jiān)測的構(gòu)建模塊由于與LCD接口所需的大量I / O引腳，ADuC7024 MicroConverter具有30個(gè)通用I / O（GPIO），因此被選用于此設(shè)計(jì)。

ADIC7024 MicroConverter具有30個(gè)通用I / O（GPIO）。使用較少的I / O，使用ADuC7021（13個(gè)GPIO，無PWM）可以實(shí)現(xiàn)相同的性能水平。 ADuC7021采用節(jié)省空間的6 mm×6 mm LFCSP封裝。