光电容积描记术（PPG）是一种流行的光学技术，用于心率监测器（HRM）和外周毛细血管血氧饱和度（SpO2）测量。因为仅需要将LED和光电检测器（PD）连接到身体，所以这是简单方便的。 PPG的基本理论基于人体组织的光吸收变化，该变化与氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的相对浓度的变化有关。由收缩和舒张心脏引起的血容量变化可用于估计动脉血氧饱和度。为了实现传统参数测量无法实现的功能，请参考我们最新的参考设计以获取更多信息，“支持Bluetooth®5的多波长光学HRM和SpO2监控参考设计”。 PPG信号容易受到运动伪影的影响，具体取决于光源的波长。光吸收以及因此渗透到组织中的深度取决于波长。较长的波长（例如红外和近红外（NIR））具有相对较低的吸收率，可以使组织更深地穿透。黑色素强烈吸收较短波长的光，例如绿色和蓝色。因此，穿透到组织中的深度相对较浅。因此，红色和近红外光PPG易受伪影的影响，而绿色和蓝色PPG易受伪影的影响。图1显示了波长为400至1,000 nm的光信号的皮肤穿透深度。图1：显示了具有不同波长的一系列光源的光穿透深度（δ）。在多路复用配置中使用多个LED和PD可以实现多波长测量和监视。每个二极管和检测器可以支持不同的波长，并且还可以以多路复用的方式（在不同的采样阶段）使用以监视不同的参数。使用Bluetooth®5的多波长光学HRM和SpO2监控参考设计使用AFE4420单芯片生物传感前端，并同时支持四个LED和四个时分多路复用光电探测器输入。它集成了完整的接收器链，包括灵活的LED驱动器和光电检测器。信号采集最多可以进行16个阶段，并且每个阶段都可以灵活分配LED和PD（见图2）。它与CC2640R2FSimpleLink™蓝牙低功耗无线微控制器（MCU）通信，该微控制器通过串行外围接口或I2C集成了Arm®Cortex®-M3和2.4 GHz射频（RF）收发器。该设计支持使用联合测试活动来组织连接以捕获有线数据，并通过蓝牙5将其发送以捕获无线数据。图2：多波长光学HRM和SpO2监控参考设计框图。此设计的主要功能包括：·用于计算心率，SpO2和其他相关参数的原始PPG数据。 AFE4420具有独特的集成度，低功耗和市场规模，并具有超低功耗模式和集成的先进先出功能的灵活性，可以使MCU处于睡眠模式以延长电池寿命。 ·使用CC2640R2F实现无线连接。 CC264R2F集成了Arm Cortex-M3和2.4-GHz RF收发器，以支持Bluetooth 4.2和5.0规范，也可以用作主机处理器。内部DC / DC转换器有助于提高整体系统效率并延长电池寿命。内置的低电量检测算法有助于减少可穿戴应用中的外部组件。 ·使用纽扣电池进行低功耗操作。该设计使用单个3V，500 mA Cr3032纽扣电池，测试后可连续运行100小时；如果传输不间断，则电池寿命为30天。该参考设计专为医疗，个人保健和健身应用而设计，并附有设计指南，原理图，布局图和物料清单文档，可帮助您快速评估和加快产品开发。它具有实时监视和数据记录功能，并支持针对不同配置的优化。