脈搏血氧儀是一種重要的醫(yī)療設(shè)備，主要用于無創(chuàng)方式測量血氧飽和度或動脈血紅蛋白飽和度，同時也能夠檢測動脈脈動以計算并告知病人的心率。其工作原理基于動脈搏動期間光吸收量的變化。設(shè)備分別使用位于可見紅光光譜（660納米）和紅外光譜（940納米）的兩個光源交替照射被測試區(qū)（一般為指尖或耳垂）。在這些脈動期間所吸收的光量與血液中的氧含量有關(guān)。微處理器計算所吸收的這兩種光譜的比率，并將結(jié)果與存在存儲器里的飽和度數(shù)值表進行比較，從而得出血氧飽和度。
一、傳感器模塊
傳感器是脈搏血氧儀的核心部件，負(fù)責(zé)采集人體生理信號，通常由發(fā)光元件和光敏元件組成：
發(fā)光元件
采用雙波長LED（發(fā)光二極管），通常為紅光（波長約660nm）和紅外光（波長約940nm）。
紅光對氧合血紅蛋白（HbO?）吸收較強，紅外光對脫氧血紅蛋白（Hb）吸收較強，通過兩種波長的光吸收差異計算血氧飽和度。
光敏元件
使用光電探測器（如光電二極管或光電晶體管），接收穿透或反射后的光信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號。
部分高d設(shè)備采用多波長傳感器，可同時監(jiān)測血氧、脈搏及血容量變化等參數(shù)。
二、信號處理模塊
信號處理模塊對傳感器采集的微弱電信號進行放大、濾波和數(shù)字化處理，提取有效生理信息：
模擬前端（AFE）
包括低噪聲放大器（LNA）、濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），用于增強信號強度并去除噪聲干擾。
例如，采用24位高精度ADC可提高信號分辨率，減少測量誤差。
數(shù)字信號處理（DSP）
通過算法（如傅里葉變換、小波分析）提取脈搏波信號，計算血氧飽和度和脈搏率。
先進算法可補償運動偽影、低灌注等干擾，提升測量穩(wěn)定性。
微控制器（MCU）
作為核心控制單元，協(xié)調(diào)各模塊工作，存儲校準(zhǔn)參數(shù)，并實現(xiàn)用戶交互邏輯。
部分設(shè)備集成無線通信模塊（如藍牙、Wi-Fi），支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸至手機或云端。
三、顯示模塊
顯示模塊用于直觀呈現(xiàn)測量結(jié)果，常見形式包括：
LCD顯示屏
顯示血氧飽和度（SpO?%）、脈搏率（次/分鐘）及波形圖，部分設(shè)備還顯示信號強度或電池電量。
例如，家用指夾式血氧儀通常采用單色LCD，而醫(yī)用設(shè)備可能配備彩色觸摸屏。
LED指示燈
通過不同顏色（如綠、黃、紅）提示血氧水平是否正常，簡化操作流程。
例如，SpO?≥95%顯示綠色，90%-94%顯示黃色，<90%顯示紅色并報警。
音頻提示
部分設(shè)備集成蜂鳴器或語音提示，在血氧過低時發(fā)出警報，提醒用戶或醫(yī)護人員。
四、電源模塊
電源模塊為設(shè)備提供穩(wěn)定電力，確保長時間連續(xù)工作：
電池供電
常見于便攜式設(shè)備，采用紐扣電池（如CR2032）或AA電池，續(xù)航時間可達數(shù)小時至數(shù)天。
低功耗設(shè)計（如休眠模式）可延長電池壽命，例如指夾式血氧儀單次充電可使用30小時以上。
外部電源
醫(yī)用級設(shè)備可能支持交流電（AC）或直流電（DC）輸入，適用于固定場所長期監(jiān)測。
部分設(shè)備配備充電接口（如USB-C），支持邊充電邊使用。
五、外殼結(jié)構(gòu)
外殼結(jié)構(gòu)保護內(nèi)部元件，同時兼顧人體工學(xué)設(shè)計，提升用戶體驗：
材質(zhì)選擇
采用醫(yī)用級塑料（如ABS、PC）或硅膠，確保無毒、耐腐蝕且易于清潔。
表面處理（如磨砂、防滑紋理）可增強握持舒適度。
結(jié)構(gòu)設(shè)計
指夾式：通過彈簧夾固定于手指，適用于家庭和便攜場景。
耳垂式：夾于耳垂，適合特殊人群（如兒童或手指畸形者）。
腕帶式：集成于智能手表或手環(huán)，實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測。
模塊化設(shè)計：傳感器與主機分離，便于更換或升級。
防護等級
符合IP防護標(biāo)準(zhǔn)（如IP22），防止灰塵和液體侵入，延長設(shè)備壽命。
