血氧仪是一种用于测量血液中的氧气浓度的医疗设备，广泛应用于医疗保健、运动健身、智能家居等领域。目前市场上主流的血氧仪主要是指基于光电容积脉搏波描记法（PPG）技术设计的智能血氧仪。

PPG技术是一种非接触式的测量技术，该技术是利用血液中血红蛋白与氧结合的能力与组织中血红蛋白含量呈正比的原理，通过测量人体不同部位组织中的血红蛋白含量，然后推算出血氧饱和度。在临床上， PPG技术是一种简单有效的检测人体血液中氧气含量变化的方法。通过检测患者手臂上不同部位皮肤组织中血氧饱和度变化，从而间接反映出患者体内血氧饱和度状况。索果设计作为医疗器械设计的专家，接下来索果小编带大家来了解一下血氧仪的设计。

一：整体设计

血氧仪的整体设计如图1所示。血氧仪包括两部分：一部分是传感器部分，它是由光学元件、光电探测器和信号放大电路组成，用于测量人体的动脉血中的氧含量。另一部分是微处理器，它的功能主要是控制和显示。

血氧仪的传感器部分由两个红外发光二极管和一个光电二极管组成，它能够发射出与血氧值成比例的红外光，然后通过放大电路将红外光的能量放大，最后输出高电平。

微处理器用于控制血氧仪的测量过程，它与传感器和其他电路之间的通信则由串行接口芯片完成。为了能够与计算机进行通信，微处理器需要拥有串行端口；同时还需要具备存储功能，以便存储测量得到的数据。在血氧仪工作时，微处理器需要把采集到的数据发送给计算机。

血氧仪外观设计

二：硬件设计

血氧仪的硬件电路主要由信号采集、信号处理和显示三个部分组成。

信号采集电路主要由光电二极管、放大器、A/D转换器、串行口以及滤波电路等组成，主要用于采集人体的脉搏波信号，并将其转换成数字信号；

信号处理电路主要由D/A转换器、放大器和滤波电路等组成，对采集到的数字信号进行放大和滤波处理，提取出血氧浓度；

显示电路主要由 LCD显示模块、按键模块以及 LED背光等组成，通过 LCD显示器显示测量的血氧饱和度数值。

为了保证血氧仪的可靠性，需要对其进行定期地校准，校准方式采用非接触式光学传感器。

血氧仪外观设计

三：软件设计

首先，主程序在中断服务程序的引导下执行，然后初始化血氧仪的工作状态，之后切换到低功耗模式。当进入低功耗模式后，系统开始进行测量前的准备工作。首先对血氧仪进行温度补偿，然后采集脉搏波信号并对其进行处理。当血氧饱和度达到预设值时，系统将停止处理脉搏波信号。然后根据之前的处理结果，判断当前的血氧饱和度是否达到预设值。如果达到预设值，则将停止处理脉搏波信号；否则，则继续进行脉搏波信号处理工作。最后将两个结果进行比较并显示出来。同时，系统还可以通过按键或者显示器实现相应功能。

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