隨著可穿戴設備從簡單的運動與娛樂工具,逐步進化為用戶的健康伴侶,PPG(光電容積脈搏波描記法)技術因其能測量心率(HR)、血氧飽和度(SpO2)等關鍵生物指標,已成為不可或缺的功能。然而,如何在整體方案設計中融入高精度、高可靠性的PPG測量技術,以滿足甚至超越臨床級別的需求,成為當前面臨的挑戰。
PPG測量原理與技術基礎
PPG技術的核心在于通過光發射器(如LED)向皮膚發射光波,再由光感應器(如PD)接收反射或透射的光強變化。這一變化通過模擬前端(AFE)芯片轉換為數字信號,進而提取出心率、血氧等生物信息。同時,結合加速計提供的運動數據,可以進一步優化算法處理,確保數據的準確性和穩定性。
光路結構與工藝設計:精度與穩定的基石
PPG測量的精度與穩定性,很大程度上取決于光路結構的設計與工藝實現。一個優質的PPG光路結構,應確保光學窗口與皮膚的緊密貼合,減少環境光的干擾,并避免發射光直接照射到光感應器上。
在布局設計上,常見的光路結構包括十字形、T字形和一字形等,每種布局都有其特定的應用場景和優勢。例如,十字形布局適用于需要全方位測量的場景,而T字形和一字形布局則更適用于表帶等狹長空間。
光窗設計方面,雙色模光窗和絲印鏡片光窗是兩種主流方案。雙色模光窗通過注塑工藝將透明與不透光部分融為一體,減少了竄光現象,提高了結構穩定性。而絲印鏡片光窗則通過粘貼鏡片并絲印黑色油墨來形成光路,成本相對較低,但需注意光窗的增透處理以提高光效。

高品質AFE芯片:系統性能的關鍵
即便有了優秀的光路結構和工藝設計,PPG系統的整體性能仍需依賴高品質的模擬前端(AFE)芯片來充分發揮。以芯海科技的CS1262為例,這款專為PPG信號采集設計的AFE芯片,不僅技術上適配了OpenHarmony生態,還提供了全棧解決方案,支持心率、血氧、血壓等多項健康指標的采集與分析。
CS1262芯片以其卓越的性能指標,如高配置、高精度測量、超強抗干擾、低功耗、全膚色支持、高可靠性和易用性等,贏得了業界的廣泛認可。未來,隨著芯海科技在健康測量領域的持續投入和創新,CS1262及其后續產品將為用戶帶來更加精準、可靠的健康監測體驗。
綜上所述,可穿戴設備PPG方案的設計與實施是一個涉及光路結構、工藝設計、高品質AFE芯片以及算法優化等多方面的綜合性工程。只有將這些因素有機結合,才能打造出真正滿足用戶需求的高精度、高可靠性PPG測量系統。
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