【導讀】本文主要設計的是可穿戴監(jiān)測器的建議脈搏血氧計，操作簡單，功能強大，能夠監(jiān)測心率和血氧飽和度。如今可穿戴設備被應用于各個領(lǐng)域，可穿戴設備在醫(yī)學領(lǐng)域遍地生花。
持續(xù)監(jiān)測心臟活動可以測量心率變異性（HRV），該參數(shù)可以了解到心臟健康狀況和其他疾病。
本設計實例是一款全新的脈搏血氧計設計，使用起來非常簡單，并且功能強。借助優(yōu)異的性能，它甚至可以作為單獨設備使用，以監(jiān)測心率及血氧飽和度。
該系統(tǒng)的核心部件包括超亮紅光LED （KA - 3528SURC）、紅外線LED（VSMB3940X01-GS08）、對兩種光的波長同樣敏感的光電二極管（VBP104SR）。
運算放大器LT6003為整個系統(tǒng)的基本構(gòu)件，在電路的幾個放大級均有使用。在圖1中，IC1充當跨阻抗放大器使用，將光電二極管產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)換為電壓。這一級提供高增益，從而使幾乎人體的每個部位都能使用傳感器。運算放大器IC2充當30倍增益的反相放大器。
圖1：脈搏血氧計。
比較器IC4負極輸入使用峰值檢測器電路連接至修正信號。IC3 、D1 、C6 等元器件用于檢測并保持輸入信號的最大電壓。R7和R10用來對C6電容器放電。該電路用作基準電壓，即使是傳感器在人體上位置的突然變化，其所產(chǎn)生的微弱脈搏也都被檢測到。
該電路配備了一個高通濾波器和兩個低通濾波器，用于濾除外部光線變化或交流閃光燈閃爍產(chǎn)生的不期望的干擾信號。高通濾波器和第一個低通濾波器的頻率設置為0.86Hz和159Hz。高通濾波器和低通濾波器的其他端子并未接地，而是接到1V基準電壓，以增加對檢測信號的偏置，以便后續(xù)處理?；鶞孰妷河蒐M4040和分壓器（R15、R16）產(chǎn)生。經(jīng)過IC2后，頻率設為5.9Hz的第二個低通濾波器對信號進行處理，進一步濾除其他不期望的干擾信號（見圖2、圖3）。
圖2：COMP節(jié)點（CH1）和脈搏節(jié)點（CH2）隨時間變化的電壓輸出。
圖3：輸出節(jié)點上的信號。
本文并未對脈搏讀取過程展開論述，其可以通過帶ADC的MCU來完成。MCU用于控制LED，檢測信號，并將信號轉(zhuǎn)換為血樣飽和度。即使采用窄帶帶通濾波器也可以對血氧飽和度進行計算。當紅光LED點亮后，ADC即開始檢測信號。在兩個或三個脈搏之后，紅外線LED可以與紅光LED同時點亮。MCU利用S=VR/VIR公式進行計算，其中電壓為峰峰值讀數(shù)，而S則代表組織血氧飽和度（StO2）校準表格中的數(shù)值。相關(guān)閱讀：
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