两个LED传感的反射式血氧方案

血氧饱和度（SpO2）是血液中被氧结合的氧合血红蛋白（HbO2）的容量占全部可结合的血红蛋白（Hb，hemoglobin）容量的百分比，即血液中血氧的浓度，它是呼吸循环的重要生理参数。目前光电式血氧检测主要是两种，反射式与透射式。

 

反射式血氧传感方案

反射式的血氧传感器如Silicon Labs（亦称“芯科科技”）的Si1171生物识别光学传感器，内部集成了两个LED及PD。IIC数字接口，如图1所示：

Si117x 模块结合了业内功耗最低的光学 HR 解决方案，具有同类最优功率。小巧的集成模块支持多达 4 个不同的 LED（全部能够同时驱动），并且简化了光学设计。此设备还支持 Silicon Labs 的专有运动补偿型 HR 算法，经过优化之后，用于 Gecko MCU 和Wieless Gecko SoC中。这一级别的集成无与伦比，能够实现系统级功率和性能优化，从而为希望在系统中增加 HR 的可穿戴设备制造商缩短了上市时间。

图1：Si1171结构图

透射式血氧传感方案

透射式的血氧传感器可以用Silicon Labs的Si1181生物识别光学传感器（内部集成了PD+AFE），这种适合客户自己做模具，应用比较灵活。也可以采用TE的FINGER CLIP SPO2 SENSOR，该传感器主要用于医疗指尖的血氧检测。

Si1181生物识别光学传感器将业内最低功耗的光学 HR 解决方案结合到同类最优的电源中。它在一个小巧的 3 x 3 QFN 设备中结合了光电二极管、模拟前端和模拟数字转换器，并且在缩小 BOM 尺寸的同时，还能够在光学设计中实现终极灵活性。传感器能够采集优质 PPG 波形，为连续性 HR 测量提供支持，却只消耗不到 50uA 的电流（LED + 传感器）。其他特性包括 >100dB 的动态范围、内置缓冲器、支持 I2C/SPI 且支持加速度计同步。

图2：TE血氧透射式传感器

那为什么要用红外光（IR）+红光（RLED）两个LED来检测血氧？其实就是因为HbO2和Hb在可见和红外波段吸收系数不同。现在用的一般都是660nm和940nm的LED，因为660nm的时候，两种血红蛋白的吸收系数相差最大。在红外波段呢，也是波长越长，吸收系数差越大，所以选了个长的，为什么不更长呢，因为再长下去水吸收就严重了。其实也有用比940nm更短一点的，比如890nm。用了两个LED之后，就能够测出来两个吸收值，然后通过一定的算法便能解出对应的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白比例。

因此，通常我们看到的血氧传感器都有一个红色的发光LED与一个IR不可见光LED。