基于TMS320C5515 DSP 評估模塊脈動式血氧計設計方案

TI 的 TMS320C5515 DSP 評估模塊 與 TI 的脈動式血氧計模擬前端模塊組成了新的 C5505 PO 或 SpO2 醫(yī)療開發(fā)套件 (MDK)，它使開發(fā)人員能夠訪問開發(fā)工具集，為要求高電池效率的便攜式病患監(jiān)控應用提供了完整的信號鏈解決方案和軟件，可節(jié)省數(shù)月的開發(fā)時間。

脈動式血氧計通過利用不同的光波長感應脫氧血紅蛋白和氧絡血紅蛋白的吸收屬性，以測量動脈的血氧飽和度。基本量計由放在病人耳垂、腳趾、手指或其它身體部位的傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，用于計算和顯示氧飽和程度、心率和血流量。

低端便攜式脈動式血氧計

為適應低端設計，TI 系列高度集成的 MSP430 超低功耗微處理器 (MCU) 減少了在設計中所需的外部組件數(shù)。因為信號鏈、電源管理和顯示驅動器的元件已集成到 MCU。

信號采集挑戰(zhàn)：反向反饋電阻配置常與信號鏈中的增益放大器配合使用。但是，大反饋電阻值可能借助因電路敏感度級別造成的光強度的輕微變化，來推動極高的輸出擺幅。一些設計可以從將輸出擺幅推至地面或低于地面中受益。雙電源自動置零互阻抗放大器能使輸出擺幅接地，并使單電源器件擺幅非常接近地面。輸出電壓非常接近 0V 時，連接到 –5V 的下拉電阻允許輸出擺幅稍微低于地面，以將錯誤降至最低。TI 推出了一系列可提供極高精密度、杰出長期穩(wěn)定性和極低 1/f 噪聲的互阻抗放大器。

中程和高端便攜式脈動式血氧計

中高端實施可能需要具有低電源電流的更高性能處理器和更高精密度的模擬組件。TI 的低功耗 DSP 技術可以消除由其它光源或讀取信息時出現(xiàn)的移動而導致的信號失真，僅提取重要信號。通過復雜算法，DSP 技術可精確讀取極低電平信號。這一附加處理功能在脈動式血氧計中非常有用，它能測量其它波長的吸收以檢測其它種類氧絡血紅蛋白的飽和度。

信號采集挑戰(zhàn)：TI 的精密交換式集成器互阻抗放大器沒有反饋電阻的熱噪聲，也沒有在使用大型反饋電阻的互阻抗放大器中常發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定性問題。將光電二極管和 2 個集成器互阻抗放大器配合使用可消除暗流和環(huán)境光錯誤，因為減去了對于二者均常見的錯誤。另外，這些放大器還允許在整數(shù)倍 AC 線頻率下同步采樣，從而提供極高的噪聲抑制。互阻抗增益可通過操作片上設置輕松進行更改。另外，TI 的高精密度 ADC 為測量光電二極管提供了 AC/DC 性能卓越的小包裝單芯片解決方案。

通常，脈動式血氧計需要超低功耗和低噪聲電源軌；以便支持延長的電池壽命和精密測量。TI 的降壓-升壓轉換器提供對鋰離子電池技術的支持以及 96% 的效率。高 PSRR LDO 還可用于其它低噪聲電源軌。TI 的線性鋰離子低單節(jié)充電器系列可滿足壁插式和 USB 端口充電的要求。推出的創(chuàng)新下一代電量監(jiān)測解決方案使用了 “Impedance Track”，可自動了解/檢測電池特性，從而延長電池壽命和系統(tǒng)運行時間。