通過(guò)對(duì)脈搏血氧測(cè)量原理的研究，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)只要測(cè)量出兩種波長(zhǎng)的透射光在一個(gè)完整的脈搏波中光強(qiáng)度的變化量就可以計(jì)算出血氧飽和度。現(xiàn)代的光電和微電子技術(shù)為這種測(cè)量原理的實(shí)現(xiàn)提供了可能。根據(jù)脈搏血氧測(cè)量原理可以設(shè)計(jì)出各種各樣的血氧測(cè)量計(jì).
血氧測(cè)量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)包括兩部分：血氧傳感器器和血氧電路。從理論上來(lái)看，血氧傳感器的由簡(jiǎn)單的兩部分組成：光發(fā)射和光接受部分組成。但是在臨床上使用的血氧傳感器除了包括這兩個(gè)核心的器件外，還包括相應(yīng)的機(jī)械部件、信號(hào)傳輸電纜、探頭識(shí)別接口等。這些因素直接影響探頭的可靠性、舒適性。探頭能否在實(shí)際臨床上被可靠的穩(wěn)定的使用很大程度上取決于這些外圍的部件。因此，在工程設(shè)計(jì)是，除了對(duì)傳感器工作原理的分析外，對(duì)傳感器其他部件的分析，尋求一個(gè)合適的解決方案是一項(xiàng)技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的關(guān)鍵。
信號(hào)處理電路對(duì)來(lái)自傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、濾波，得到一定幅度的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)送入到A/D轉(zhuǎn)化電路，實(shí)現(xiàn)模擬到數(shù)字量的轉(zhuǎn)化，被數(shù)字化之后的信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)按照血氧算法計(jì)算后得到血氧飽和度。
在血氧測(cè)量原理我們提到，用兩種特定的波長(zhǎng)就可以實(shí)現(xiàn)脈搏血氧飽和度的測(cè)量。這兩種光的波長(zhǎng)是660nm和940nm。通過(guò)對(duì)人體生理波形的分析可以知道，人體的脈搏次數(shù)在30~250次/分鐘，對(duì)應(yīng)的頻率是0.5~4.1HZ，。采樣定理指出：對(duì)于一個(gè)具有有限頻譜的連續(xù)信號(hào)進(jìn)行采樣，當(dāng)采樣頻率大于信號(hào)頻率的兩倍是，有采樣后得到的輸出函數(shù)能無(wú)失真的恢復(fù)到原來(lái)的信號(hào)。在實(shí)際上，我們?nèi)〔蓸宇l率為120HZ，可以保證信號(hào)的無(wú)失真。即使是120HZ，對(duì)單片機(jī)控制電路來(lái)講，頻率也是比較低的，因此對(duì)與紅光和紅外光的采樣采用分時(shí)采樣的方法，即對(duì)紅光和紅外光的采樣在不同時(shí)刻，但是這兩個(gè)信號(hào)的采樣時(shí)刻非常的接近。此外，考慮到減少傳感器電纜線的芯線數(shù)量，降低成本和增強(qiáng)電纜的可靠性，因此在設(shè)計(jì)紅光和紅外光的連接方式式采用的紅光和紅外光反向并聯(lián)的方式。
傳感器采用發(fā)光二極管LED作為光源,以光電二極管作為光檢測(cè)器件。在前面的討論中我們提到采用660nm和940nm波長(zhǎng)的LED時(shí)可以減少測(cè)量誤差。因此最終確定選用660nm和940nm波長(zhǎng)的LED作為光源。
光源采用脈沖驅(qū)動(dòng)。采用脈沖驅(qū)動(dòng)的好處是兩路光源可以交替發(fā)亮，檢測(cè)電路可以采用對(duì)兩路光響應(yīng)電平一致的光敏元件接收。
