[發明專利]適用于智能手環的血氧測量前端直流濾除電路及調整方法

有效

• 申請號: 201410537582.7
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104306004A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 朱蕓;陳志;章均
• 申請（專利權）人: 成都艾克爾特醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B5/1455
• 分類號: A61B5/1455
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種可穿戴式多參數健康指標采集醫療器械的內部電路，具體涉及一種戴在手腕上用于采集多參數健康指標智能手環的內部電路，尤其涉及一種針對采用光電式測量方法采集血氧參數的智能手環的血氧測量前端電路及其調整方法，屬于醫療電子中的光電式血氧測量技術領域。

背景技術

現有針對采用光電式測量方法采集血氧參數的智能手環的血氧測量電路，大多是采用將信號整體通過TIA放大器(電流轉電壓)后，減去偏置電壓后再放大處理，如圖1所示，但是這樣做需要兩個前提：1)、前級電流信號有較高的信噪比，使得TIA后信號中的交流成分仍然能被處理。2)、前級TIA有足夠的動態范圍，能夠在較大直流成分的情況下不飽和。

如中國專利申請號CN201310680539.1公開的一種寬動態范圍的脈搏血氧測量系統，其主要技術特點是：包括雙光束發光單元、前級檢測放大電路、直流消除電路、緩沖放大單元、中央處理器模塊和輸出模塊，所述的中央處理器模塊分別與雙光束發光單元、前級檢測放大電路、直流消除電路、緩沖放大單元以及輸出模塊相連接，所述的前級檢測放大電路、直流消除電路、緩沖放大單元依次相連接。其對透過組織末端的兩路光進行采樣測量和前級放大之后，加入數字反饋直流消除電路，在提高光電信號強度的同時以數字反饋方式降低信號中的直流分量，實現更大范圍的雙光束信號同步放大，提高信噪比，從而增大信號檢測的動態范圍。又如中國專利文獻CN203252652U公開的一種血氧測量電路的靜電防護系統，其包括依次電連接的血氧探頭、靜電防護電路及血氧檢測電路；所述血氧探頭獲取兩路血氧信號并將兩路血氧信號轉換為兩路血氧電流信號；所述靜電防護電路對靜電進行防護；所述血氧檢測電路對通過靜電防護后的血氧電流信號進行信號處理；其中所述靜電防護電路包括兩路相互串聯的電感和電阻，及設置于該兩路相互串聯的電感和電阻之間的電容。

光電式血氧測量，特別是在反射式血氧測量中，遇到的一個難題就是信號中直流分量過大(即灌注度值很低)。這樣會帶來兩個技術挑戰：1)、信噪比過低，無法提取有用信號。如果需要提高交流成分，必然需要增大照射光強，這同時導致直流和交流成分增大，引起前級運放飽和；2)、不增大照射強度，對信號放大后直接處理，則會信噪比過低，影響測量穩定性。

發明內容

本發明主要是解決現有技術中所存在的前級TIA動態范圍不足、信噪比過低、測量穩定性差的技術問題，本發明的第一目的在于提供一種適用于智能手環的血氧測量前端直流濾除電路，本發明的第二目的在于提供一種適用于智能手環的血氧測量前端直流濾除電路的調整方法。

本發明為了達到上述第一目的主要采用的技術方案是：

一種適用于智能手環的血氧測量前端直流濾除電路，包括信號原始輸入端，所述信號原始輸入端依次與TIA電路，可控偏置消減電路，二級放大電路，ADC采樣電路和處理器相連接，所述信號原始輸入端與所述TIA電路之間還連接有一拉電流電路，所述拉電流電路與處理器相連，所述處理器用于控制拉電流電路調整所述信號原始輸入端的電流信號強度。

進一步地，所述拉電流電路包括穩壓二極管Z、電阻R2、可變電阻Ri和三極管Q，所述三極管Q的基極分別與所述電阻R2的一端、穩壓二極管Z的陰極相連接，其發射極與所述可變電阻Ri的一端相連接，其集電極與所述信號原始輸入端相連接，所述電阻R2的另一端與電源相連接，所述穩壓二極管Z的陽極和可變電阻Ri的另一端接地，且所述可變電阻Ri的值通過所述處理器控制調整。

進一步地，所述可變電阻Ri為數字可調電阻器或可選電阻陣列。

進一步地，所述拉電流電路具有拉電流能力，所述拉電流能力實時值I_sub＝I₀-I_raw，式中，I₀為所述信號原始輸入端中的輸入信號中直流強度，I_raw為所述處理器通過所述ADC采樣電路得到直流強度。

進一步地，所述拉電流電路中，所述拉電流能力最大值I′_sub＝(V_d-V_be)/Ri，式中，V_d為三極管Q的集電極電壓，V_be為所述三極管Q的基極或發射極電壓。

本發明為了達到上述第二目的主要采用的技術方案是：

一種適用于智能手環的血氧測量前端直流濾除電路的調整方法，其包括以下步驟：

S1、初始調節可變電阻Ri，使所述拉電流能力最大值I′_sub最小；