指夹式血氧仪的测量原理是什么

指夹式血氧仪是用来监测血氧饱和度的一种小型仪器，体积小、功耗低、使用方便、便于携带。测量时只需将手指插入指夹式光电传感器中，即可测量血氧饱和度值和脉率。

血氧饱和度指的是血液中被氧结合的氧合血红蛋白的容量，占全部可结合的血红蛋白容量的百分比。它是反应人体是否缺氧的一个重要的指标，是体现呼吸循环的重要生理参数。血氧饱和度正常值应该在95%-100%，如果低于94%，就需要引起警惕，尽快到医院检查缺氧的原因。

随着我国人口老龄化速度不断加快，人们对慢病预防和健康管理的需求呈上涨趋势。例如，患有心脑血管疾病的病人会因血液黏稠、冠状动脉硬化、血管腔狭窄从而导致供氧困难。

由于病毒感染等原因造成的呼吸系统疾病，患者也会因为呼吸困难导致吸入氧气量不足。如果患者重度缺氧，得不到及时供氧抢救，很可能有生命危险。因此，这类人群需要长期监测血氧含量，预防危险发生。指夹式血氧仪正是一款具备“预防”属性的家用健康设备。

指夹式血氧仪的测量原理是根据还原血红蛋白（Hb）和氧合血红蛋白（HbO2）对红光和红外光的吸收能力不同，用两束不用波长的光（红光和红外光）照射人体指端而由光敏组件获取测量信号，所获取信息经过处理后分析出血氧饱和度值。

图1 指夹式血氧仪原理框图

图1为指夹式血氧仪原理框图，图中，模拟开关用于切换红光LED和红外光LED灯，LED灯发射电流可达到几十mA，因此要求模拟开关具有低导通电阻特性。红光和红外光LED由通用运放和三极管构成的恒流电路驱动，具有较高的电流精度和较低的温度漂移。

在光敏接收管侧，运放用于实现光电转换，一般选用低噪声运放，能够更好地提高系统的分辨率。在电源拓扑上，一种是采用两节干电池(3V)供电，通过DC-DC升压到3.6V，再通过LDO降压给系统各电路使用，另一种采用锂电池供电，可以循环充电使用。

1

模拟开关

BELLING

超低导通电阻模拟开关BL1555：

宽工作电压范围：1.65~5.5V

超低导通电阻：0.3Ω

-3dB 带宽：33MHz

静态电流：小于 1uA

高隔离度：-66dB

工作温度范围：-40~+125℃

MSOP10，QFN1.8x1.4-10L 封装可选

表1 模拟开关选型表

2

运算放大器

BELLING

低噪声运放BL3782/84：

宽工作电压范围：2.1V~5.5V

低失调电压：最大值 3.5mV

低温度漂移：典型值 2.4uV/℃

低输入偏置电流：1pA

增益带宽积（GBW）：6MHz

静态电流：470uA 每通道

噪声系数：13nV/√Hz

通用运放BL321L：

宽工作电压范围：2.1V~5.5V

低失调电压：最大值 3.5mV

低温度漂移：典型值 2.7uV/℃

低输入偏置电流：1pA

增益带宽积（GBW）：1MHz

静态电流：40uA 每通道

噪声系数：27nV/√Hz

表2 运算放大器选型表

3

LDO

BELLING

低噪声高电源抑制比LDO BL9161G, BL9162：

宽工作电压范围

良好的电源抑制比指标

低关断电流

低dropout电压

内置过热保护功能

快放电功能

DFN1x1-4L,SOT23-5,SOT23-3,SC70-5封装

表3 LDO选型表

4

锂电池充电芯片

BELLING

线性充电管理芯片BL4054B，BL4056C：

锂电池正负极反接保护（部分型号）

Vcc 输入端反接保护（部分型号）

可编程充电电流

恒定电流/恒定电压

温度自适应可实现充电速率最大化

精度达到±1%的预设充电电压

自动再充电

C/10 充电终止

2.9V涓流充电

软启动限制浪涌电流

表4 锂电池充电芯片选型表

5

DC-DC升压电路

BELLING

BL8536和ME2188是PFM高效同步升压电路，静态电流低，外围电路简单，非常适合干电池供电的电子产品应用。

效率达93%以上

0.9V低启动电压

同步整流，不需外围肖特基二极管

表5 DC-DC升压芯片选型表

6

低压MOSFET

BELLING

BLM2301和BLM2305为采用沟槽技术的P沟道低压MOSFET， 具有极低的导通电阻，低至0.7V的栅极开启电压非常适合采用电池供电的便携电子产品。

表6 低压P沟道MOSFET选型表

审核编辑：刘清