脉搏血氧仪是一种重要的医疗设备，主要用于无创方式测量血氧饱和度或动脉血红蛋白饱和度，同时也能够检测动脉脉动以计算并告知病人的心率。其工作原理基于动脉搏动期间光吸收量的变化。设备分别使用位于可见红光光谱（660纳米）和红外光谱（940纳米）的两个光源交替照射被测试区（一般为指尖或耳垂）。在这些脉动期间所吸收的光量与血液中的氧含量有关。微处理器计算所吸收的这两种光谱的比率，并将结果与存在存储器里的饱和度数值表进行比较，从而得出血氧饱和度。
一、传感器模块
传感器是脉搏血氧仪的核心部件，负责采集人体生理信号，通常由发光元件和光敏元件组成：
发光元件
采用双波长LED（发光二极管），通常为红光（波长约660nm）和红外光（波长约940nm）。
红光对氧合血红蛋白（HbO₂）吸收较强，红外光对脱氧血红蛋白（Hb）吸收较强，通过两种波长的光吸收差异计算血氧饱和度。
光敏元件
使用光电探测器（如光电二极管或光电晶体管），接收穿透或反射后的光信号，并将其转换为电信号。
部分高d设备采用多波长传感器，可同时监测血氧、脉搏及血容量变化等参数。
二、信号处理模块
信号处理模块对传感器采集的微弱电信号进行放大、滤波和数字化处理，提取有效生理信息：
模拟前端（AFE）
包括低噪声放大器（LNA）、滤波电路和模数转换器（ADC），用于增强信号强度并去除噪声干扰。
例如，采用24位高精度ADC可提高信号分辨率，减少测量误差。
数字信号处理（DSP）
通过算法（如傅里叶变换、小波分析）提取脉搏波信号，计算血氧饱和度和脉搏率。
先进算法可补偿运动伪影、低灌注等干扰，提升测量稳定性。
微控制器（MCU）
作为核心控制单元，协调各模块工作，存储校准参数，并实现用户交互逻辑。
部分设备集成无线通信模块（如蓝牙、Wi-Fi），支持数据传输至手机或云端。
三、显示模块
显示模块用于直观呈现测量结果，常见形式包括：
LCD显示屏
显示血氧饱和度（SpO₂%）、脉搏率（次/分钟）及波形图，部分设备还显示信号强度或电池电量。
例如，家用指夹式血氧仪通常采用单色LCD，而医用设备可能配备彩色触摸屏。
LED指示灯
通过不同颜色（如绿、黄、红）提示血氧水平是否正常，简化操作流程。
例如，SpO₂≥95%显示绿色，90%-94%显示黄色，<90%显示红色并报警。
音频提示
部分设备集成蜂鸣器或语音提示，在血氧过低时发出警报，提醒用户或医护人员。
四、电源模块
电源模块为设备提供稳定电力，确保长时间连续工作：
电池供电
常见于便携式设备，采用纽扣电池（如CR2032）或AA电池，续航时间可达数小时至数天。
低功耗设计（如休眠模式）可延长电池寿命，例如指夹式血氧仪单次充电可使用30小时以上。
外部电源
医用级设备可能支持交流电（AC）或直流电（DC）输入，适用于固定场所长期监测。
部分设备配备充电接口（如USB-C），支持边充电边使用。
五、外壳结构
外壳结构保护内部元件，同时兼顾人体工学设计，提升用户体验：
材质选择
采用医用级塑料（如ABS、PC）或硅胶，确保无毒、耐腐蚀且易于清洁。
表面处理（如磨砂、防滑纹理）可增强握持舒适度。
结构设计
指夹式：通过弹簧夹固定于手指，适用于家庭和便携场景。
耳垂式：夹于耳垂，适合特殊人群（如儿童或手指畸形者）。
腕带式：集成于智能手表或手环，实现连续监测。
模块化设计：传感器与主机分离，便于更换或升级。
防护等级
符合IP防护标准（如IP22），防止灰尘和液体侵入，延长设备寿命。
