芯海科技CS1262的高性能低功耗穿戴式血氧方案应用

 

芯海科技（股票代码：688595）CS1262通过PPG生命体征测量技术，以非侵入式和无感的方式，连续测量血氧SpO2、心率、心率变异性HRV、血压等健康指标，24h*7全天候守护健康。

 

 

脉搏血氧SpO2原理

正常的血液中存在着4种血红蛋白：氧合血红蛋白（HbO2）、还原血红蛋白（Hb）、碳氧血红蛋白（COHb）、高铁血红蛋白（MetHb）。Hb与氧结合成HbO2,经过血液循环将氧气运输到身体各个部位的细胞后释放氧成为Hb。一般人体血液中的COHb和MetHb相对于Hb和HbO2来说含量很少。计算SpO2实际上算的是HbO2的容量占Hb加HbO2的容量的比例。
 

图1 PPG测量SpO2示意图

如图1所示Hb和HbO2这 两种血红蛋白对红光和红外光的吸收特性表现不一样。通过获取红光和红外的PPG信号，根据Lambert-Beer定律，结合图2的血红蛋白含量和吸光系数以及PPG信号AC和DC成分的关系求解方程，可以得到SpO2的值。

图2 SpO2计算公式

从脉搏血氧SpO2的原理可以知道，要准确计算SpO2的值，关键是获取准确的PPG信号，也就是准确的IAC和IDC。

 

 

高性能低功耗的CS1262

CS1262是一颗高性能的PPG AFE。高准确度：高达110dB的动态范围，支持4PD*12相位的48路有效数据采集，内嵌驱动能力高达250mA的LED Driver可支持8路LED输出。内置0.5%的高精度时钟。超强抗干扰：PSRR大于90dB,环境光抑制能力强模拟环境光消减高达±200uA。低功耗：83uA@100Hz@4Ch@2阶环境光消减，54uA@100Hz@1Ch@2阶环境光消减，断电模式小于1uA。

图3 CS1262系统框图

图4 PRF=500Hz的PPG信号高达1KHz的PRF以及良好的SNR性能(97.5dB的SNR@500KΩ（dBFS))，为CS1262提供了采集高质量PPG信号的能力。如图4是PRF=500Hz的PPG信号，CS1262提供了ms级别的PPG信号分辨精度，再如图5是CS1262采集到手腕上的红光和红外以及绿光的PPG信号，红光PI灌注度水平在万分之二，脉搏波形清晰可见。图5 PI≈0.02%手腕处的PPG AC信号

除此之外，CS1262的低功耗特性保证了集成CS1262的产品的长续航能力：54uA@100Hz@1Ch@2阶环境光消减，断电模式小于1uA。

高性能低功耗的CS1262为血氧SpO2测量，输出稳定持续的高可靠PPG信号，提供了有力的支撑。

 

 

一站式助力血氧方案快速开发

除了拥有高性能、低功耗等产品特性，CS1262芯片还将面向客户提供从导入评估、开发设计以及量产售后的一站式全流程的技术服务，提供经过实践验证的设计规范和指导，提供完整的软件算法集成方案，大大提高终端方案的开发效率，助力客户高可靠长续航穿戴式血氧方案快速开发落地。
图6 一站式全流程技术支持

CS1262是芯海科技在PPG领域的首颗产品，除此之外，公司健康测量系列产品还涵盖称重SoC系列、BIA AFE系列、专业人体成分分析仪模组系列等。

未来，芯海科技将继续通过自身的模拟信号链+MCU双平台优势，构建健康测量系列化产品组合，搭配测量算法、无线连接以及配套标准方案，实现智能与健康融合，助力客户创造更智慧的产品。