了解在脉搏血氧计设计中应用 含智能模拟组合的 MSP430™ MCU 的好处

脉搏血氧计为非侵入式，只需夹在手指上，通过测量含氧或缺氧血液对红外线和红光的吸收情况的变化来监测人的心率和血氧饱和度 (SpO2)。正常情况下，健康人的血氧饱和度在 95% 到 100% 之间。使用类似图 1 所示的脉搏血氧计测量血氧饱和度可以帮助患者：

·了解药物的效用

·确定他们能否提高活动水平。

·确定呼吸机是否必要或正在运行。

·监测睡眠呼吸暂停症状发作情况。

有些人患有心力衰竭或哮喘之类影响血氧水平的疾病，也可以使用脉搏血氧计。

图 1：夹指脉搏血氧计

通常，光电二极管测量通过手指的红外线和红光。光电二极管传感器发出的信号包含一个大的直流分量和一个小的交流分量(交流大约是直流的 0.4% 到 10%)，如图 2 所示。大的直流分量是由于身体组织中含氧量较低的部位的吸收作用和散射光导致的。小的交流分量由动脉等含氧部位的光调制以及 50/60Hz 下的环境光噪声组成。交流和直流分量对于 SpO2 的计算都是必要的。为达到精度要求，需要设计一个信号调节电路来放大交流分量，增加分辨率，抵消直流分量和环境光。但是，信号水平因患者的健康状况以及手指的位置和厚度而异。为了避免信号饱和，需要根据信号的范围动态调整放大器的增益。

图 2：具有大直流分量和小交流分量的光体积描记信号

TI 有一个基于 MSP430FR2355 微控制器 (MCU) 及其内置智能模拟组合 (SAC) 的单芯片脉搏血氧计解决方案。作为 MSP430FR2355 的一种特色外设，SAC 可使用软件配置，让您能够调节输入或输出路径中的模拟信号。 SAC 模式如图 3 所示。