脈搏血氧SpO2原理

正常的血液中存在著4種血紅蛋白：氧合血紅蛋白(HbO2)、還原血紅蛋白(Hb)、碳氧血紅蛋白(COHb)、高鐵血紅蛋白(MetHb)。Hb與氧結(jié)合成HbO2,經(jīng)過血液循環(huán)將氧氣運輸?shù)缴眢w各個部位的細胞后釋放氧成為Hb。一般人體血液中的COHb和MetHb相對于Hb和HbO2來說含量很少。計算SpO2實際上算的是HbO2的容量占Hb加HbO2的容量的比例。

圖1 PPG測量SpO2示意圖

如圖1所示Hb和HbO2這 兩種血紅蛋白對紅光和紅外光的吸收特性表現(xiàn)不一樣。通過獲取紅光和紅外的PPG信號，根據(jù)Lambert-Beer定律，結(jié)合圖2的血紅蛋白含量和吸光系數(shù)以及PPG信號AC和DC成分的關系求解方程，可以得到SpO2的值。

圖2 SpO2計算公式

從脈搏血氧SpO2的原理可以知道，要準確計算SpO2的值，關鍵是獲取準確的PPG信號，也就是準確的IAC和IDC。

高性能低功耗的CS1262

CS1262是一顆高性能的PPG AFE。 高準確度：高達110dB的動態(tài)范圍，支持4PD*12相位的48路有效數(shù)據(jù)采集，內(nèi)嵌驅(qū)動能力高達250mA的LED Driver可支持8路LED輸出。內(nèi)置0.5%的高精度時鐘。 超強抗干擾：PSRR大于90dB,環(huán)境光抑制能力強模擬環(huán)境光消減高達±200uA。 低功耗：83uA@100Hz@4Ch@2階環(huán)境光消減，54uA@100Hz@1Ch@2階環(huán)境光消減，斷電模式小于1uA。

圖3 CS1262系統(tǒng)框圖

圖4 PRF=500Hz的PPG信號 高達1KHz的PRF以及良好的SNR性能(97.5dB的SNR@500KΩ(dBFS))，為CS1262提供了采集高質(zhì)量PPG信號的能力。 如圖4是PRF=500Hz的PPG信號，CS1262提供了ms級別的PPG信號分辨精度，再如圖5是CS1262采集到手腕上的紅光和紅外以及綠光的PPG信號，紅光PI灌注度水平在萬分之二，脈搏波形清晰可見。

圖5 PI≈0.02%手腕處的PPG AC信號

除此之外，CS1262的低功耗特性保證了集成CS1262的產(chǎn)品的長續(xù)航能力：54uA@100Hz@1Ch@2階環(huán)境光消減，斷電模式小于1uA。

高性能低功耗的CS1262為血氧SpO2測量，輸出穩(wěn)定持續(xù)的高可靠PPG信號，提供了有力的支撐。

一站式助力血氧方案快速開發(fā)

除了擁有高性能、低功耗等產(chǎn)品特性，CS1262芯片還將面向客戶提供從導入評估、開發(fā)設計以及量產(chǎn)售后的一站式全流程的技術服務，提供經(jīng)過實踐驗證的設計規(guī)范和指導，提供完整的軟件算法集成方案，大大提高終端方案的開發(fā)效率，助力客戶高可靠長續(xù)航穿戴式血氧方案快速開發(fā)落地。

圖6 一站式全流程技術支持

CS1262是芯海科技在PPG領域的首顆產(chǎn)品，除此之外，公司健康測量系列產(chǎn)品還涵蓋稱重SoC系列、BIA AFE系列、專業(yè)人體成分分析儀模組系列等。

未來，芯海科技將繼續(xù)通過自身的模擬信號鏈+MCU雙平臺優(yōu)勢，構(gòu)建健康測量系列化產(chǎn)品組合，搭配測量算法、無線連接以及配套標準方案，實現(xiàn)智能與健康融合，助力客戶創(chuàng)造更智慧的產(chǎn)品。

審核編輯：湯梓紅