[发明专利]一种血氧脉搏采集系统及采集前端集成电路

说明书

技术领域

本发明是关于健康检测技术，具体地，是关于一种血氧脉搏采集系统及采集前端集成电路。

背景技术

血氧饱和度(PPG)是反映人体健康程度的重要生理参数，通过血氧饱和度的检测，能够有效的判别人体循环系统和呼吸系统的功能是否正常。现今无创检测法早已经成为主流，而光传感式血氧饱和度监测技术已经成为较成熟的一种手段，由于人体动脉的搏动能够引起测试部位血液流量的变化，从而引起光吸收量的变化，而非血液组织的光吸收量通常认为是恒定的。光传感血氧饱和度测量技术便是利用这个特点，通过检测血液容量波动引起的光吸收量的变化，并且消除非血液组织的影响来求得血氧饱和度。

对于穿戴式动态环境下的血氧饱和度以及脉搏的监测，监测装置的小型化和能耗是必须考虑的问题。部分世界著名半导体芯片公司，如TI，AD公司均有成熟的方案和套路，将系统的前端模拟信号处理模块直接集成为芯片，大大方便血氧模块硬件开发，但过高静态功耗(供应电压>2V,供应电流>500uA)对于可穿戴设备的应用是急需解决的关键问题，并且大的电子元器件(电容，电阻)消耗过多的芯片面积。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种血氧脉搏采集系统及采集前端集成电路，可实现LED的亮度控制，并可有效节约硅片面积，节约成本。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种血氧脉搏采集前端集成电路，所述的血氧脉搏采集前端集成电路包括：接收端电路、微处理器及发射端电路，其中，所述接收端电路包括：跨阻放大器及低通滤波器，所述发射端电路包括：LED驱动电路；所述跨阻放大器接收一光敏二极管感应生成的电流信号，将所述电流信号进行放大并转换为电压信号，传输至所述低通滤波器；所述低通滤波器对所述电压信号进行滤波后发送给所述的微处理器；所述微处理器根据所述电压信号的强度值改变所述LED驱动电路的电流，以控制与所述LED驱动电路连接的发光二极管的亮度。

在一实施例中，上述的LED驱动电路包括：D触发器、第一反相器、第二反相器、放大器、数模转换器及MOS晶体管，所述微处理器的数字输出通过所述数模转换器控制所述MOS晶体管；所述D触发器及第一反相器将外部时钟的时钟频率f_clk转换为f_clk/2的频率输出至所述放大器；所述放大器向所述MOS晶体管的源端反馈基准电压；所述数模转换器包括第二反相器、控制开关及第二晶体管，所述第二反向器的输入端及输出端作为所述数模转换器的编码输入，并通过所述控制开关使所述第二晶体管的栅极电压始终稳定为基准源电压。

在一实施例中，上述的接收端电路还包括：缓冲器，由R-C低通滤波器构成，连接于所述低通滤波器及微处理器之间。

在一实施例中，上述的跨阻放大器为差分结构。

在一实施例中，上述的低通滤波器为开关-电容低通滤波器，所述低通滤波器的低通截止频率如下式所示：其中，操作频率f_r为具有固定频率的非混叠信号；C_r和C_p分别为所述开关-电容低通滤波器中的电容的电容值。

本发明实施例还提供一种血氧脉搏采集系统，所述的血氧脉搏采集系统包括：光敏二极管、发光二极管及如上所述的血氧脉搏采集前端集成电路，其中，所述微处理器通过所述发射端电路连接至所述发光二极管，用以控制所述发光二极管的发光强度；所述光敏二极管与所述接收端电路的跨阻放大器连接，将所述光敏二极管感应所述发光二极管的发光强度生成的电流信号发送至所述接收端电路的跨阻放大器。

本发明实施例的有益效果在于，提出了低功耗跨阻放大器，基于开关电容电阻的低通滤波器消耗较少的片上电容，很大程度上减小了芯片面积。本发明的发光二极管(LED)的驱动电流产生电路使用改进的结构，实现参考电压源控制数模转换电路(DAC)中晶体管的栅-源压，保证晶体管的饱和区操作，因此，产生稳定的LED驱动电流遭受很少的温度、工艺误差的影响，并且实现电流的调节可控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A及图1B为根据本发明实施例的血氧脉搏采集前端集成电路的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的跨阻放大器的结构示意图；

图3为根据本发明实施例的低通滤波器的结构示意图；