血氧饱和度计算 · 核心原理与移植 · 课程目录

血氧概述 SpO₂ 临床意义

什么是SpO₂？为什么重要？生理基础与临床价值。

PPG原理朗伯-比尔 & 双波长

光电容积脉搏波、动脉/静脉光吸收、红光与红外法。

硬件基础 LED驱动 & TIA

LED驱动电路、光电二极管选型、跨阻放大器设计要点。

噪声分析运动伪影 & 工频干扰

运动伪影、环境光、50Hz工频、基线漂移分析。

信号预处理带通·陷波·平滑

0.5-5Hz带通、50Hz陷波、平滑滤波设计。

峰值检测自适应阈值 & 差分法

自适应阈值、差分法、滑动窗口检测PPG波峰。

SpO₂公式 R值·校准曲线

R值计算、经验校准、线性回归与查找表。

AC/DC提取分量分离算法

交流(AC)与直流(DC)分量分离方法。

R→SpO₂ 映射与插值

标准曲线、厂家曲线、多段线性插值。

运动伪影消除自适应滤波 & ICA

加速度计辅助、自适应滤波、独立成分分析。

低灌注测量信噪比提升

高灵敏度前端、算法补偿、弱信号处理。

探头选型透射/反射 & 专用

指夹式、耳夹式、新生儿专用、透射与反射。

MCU移植定点数 & 查表

资源评估、定点运算、查表优化。

ARM Cortex-M CMSIS-DSP & FPU

CMSIS-DSP库、FPU加速、高效实现。

Python原型 NumPy/SciPy

快速验证、Matplotlib可视化、算法原型。

RTOS调度 FreeRTOS任务

任务划分、优先级、时间片管理。

滤波与平滑中值·移动平均·EWMA

中值滤波、移动平均、指数加权移动平均。

LED时序控制分时点亮

分时点亮、占空比调节、避免串扰。

I²C/SPI通信寄存器映射

协议、寄存器映射、数据读取与状态查询。

性能评估 RMSE & Bland-Altman

均方根误差、偏差、一致性界限。

标准与法规 ISO·FDA·NMPA

ISO 80601-2-61、FDA 510(k)、NMPA注册。

临床验证受试者 & 金标准

招募、数据采集、金标准对照流程。

多波长技术 Masimo SET

四个波长以上趋势、先进血氧测量。

异常检测 SQI & 脱落报警

信号质量指数、低信噪比报警、脱落检测。

存储与回放 SD卡 & FATFS

SD卡存储、FATFS文件系统、PC分析工具。

功耗优化 DVFS & 睡眠模式

动态电压频率调整、事件驱动、低功耗。

无线传输 BLE / Wi-Fi / LoRa

蓝牙、Wi-Fi、LoRa在医疗监护中的应用。

FPGA加速流水线 & 并行

硬件加速、流水线设计、资源权衡。

开源项目 MAX30100/02

驱动分析、libreoffice-spo2、GitHub资源。

产品化全流程原型到量产

测试认证、不良事件处理、量产经验。