[发明专利]适用于智能手环的血氧测量前端直流滤除电路及调整方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可穿戴式多参数健康指标采集医疗器械的内部电路，具体涉及一种戴在手腕上用于采集多参数健康指标智能手环的内部电路，尤其涉及一种针对采用光电式测量方法采集血氧参数的智能手环的血氧测量前端电路及其调整方法，属于医疗电子中的光电式血氧测量技术领域。

背景技术

现有针对采用光电式测量方法采集血氧参数的智能手环的血氧测量电路，大多是采用将信号整体通过TIA放大器(电流转电压)后，减去偏置电压后再放大处理，如图1所示，但是这样做需要两个前提：1)、前级电流信号有较高的信噪比，使得TIA后信号中的交流成分仍然能被处理。2)、前级TIA有足够的动态范围，能够在较大直流成分的情况下不饱和。

如中国专利申请号CN201310680539.1公开的一种宽动态范围的脉搏血氧测量系统，其主要技术特点是：包括双光束发光单元、前级检测放大电路、直流消除电路、缓冲放大单元、中央处理器模块和输出模块，所述的中央处理器模块分别与双光束发光单元、前级检测放大电路、直流消除电路、缓冲放大单元以及输出模块相连接，所述的前级检测放大电路、直流消除电路、缓冲放大单元依次相连接。其对透过组织末端的两路光进行采样测量和前级放大之后，加入数字反馈直流消除电路，在提高光电信号强度的同时以数字反馈方式降低信号中的直流分量，实现更大范围的双光束信号同步放大，提高信噪比，从而增大信号检测的动态范围。又如中国专利文献CN203252652U公开的一种血氧测量电路的静电防护系统，其包括依次电连接的血氧探头、静电防护电路及血氧检测电路；所述血氧探头获取两路血氧信号并将两路血氧信号转换为两路血氧电流信号；所述静电防护电路对静电进行防护；所述血氧检测电路对通过静电防护后的血氧电流信号进行信号处理；其中所述静电防护电路包括两路相互串联的电感和电阻，及设置于该两路相互串联的电感和电阻之间的电容。

光电式血氧测量，特别是在反射式血氧测量中，遇到的一个难题就是信号中直流分量过大(即灌注度值很低)。这样会带来两个技术挑战：1)、信噪比过低，无法提取有用信号。如果需要提高交流成分，必然需要增大照射光强，这同时导致直流和交流成分增大，引起前级运放饱和；2)、不增大照射强度，对信号放大后直接处理，则会信噪比过低，影响测量稳定性。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中所存在的前级TIA动态范围不足、信噪比过低、测量稳定性差的技术问题，本发明的第一目的在于提供一种适用于智能手环的血氧测量前端直流滤除电路，本发明的第二目的在于提供一种适用于智能手环的血氧测量前端直流滤除电路的调整方法。

本发明为了达到上述第一目的主要采用的技术方案是：

一种适用于智能手环的血氧测量前端直流滤除电路，包括信号原始输入端，所述信号原始输入端依次与TIA电路，可控偏置消减电路，二级放大电路，ADC采样电路和处理器相连接，所述信号原始输入端与所述TIA电路之间还连接有一拉电流电路，所述拉电流电路与处理器相连，所述处理器用于控制拉电流电路调整所述信号原始输入端的电流信号强度。

进一步地，所述拉电流电路包括稳压二极管Z、电阻R2、可变电阻Ri和三极管Q，所述三极管Q的基极分别与所述电阻R2的一端、稳压二极管Z的阴极相连接，其发射极与所述可变电阻Ri的一端相连接，其集电极与所述信号原始输入端相连接，所述电阻R2的另一端与电源相连接，所述稳压二极管Z的阳极和可变电阻Ri的另一端接地，且所述可变电阻Ri的值通过所述处理器控制调整。

进一步地，所述可变电阻Ri为数字可调电阻器或可选电阻阵列。

进一步地，所述拉电流电路具有拉电流能力，所述拉电流能力实时值I_sub＝I₀-I_raw，式中，I₀为所述信号原始输入端中的输入信号中直流强度，I_raw为所述处理器通过所述ADC采样电路得到直流强度。

进一步地，所述拉电流电路中，所述拉电流能力最大值I′_sub＝(V_d-V_be)/Ri，式中，V_d为三极管Q的集电极电压，V_be为所述三极管Q的基极或发射极电压。

本发明为了达到上述第二目的主要采用的技术方案是：

一种适用于智能手环的血氧测量前端直流滤除电路的调整方法，其包括以下步骤：

S1、初始调节可变电阻Ri，使所述拉电流能力最大值I′_sub最小；