Tóm tắt

Việc thiết kế các thiết bị y tế tiện lợi và tiết kiệm năng lượng hơn bao giờ hết là rất quan trọng. Bài viết này đề cập đến những kiến ​​thức cơ bản về _đo SpO2 và minh họa cách thế hệ giao diện analog quang học (AFE) mới có thể giúp tạo ra các thiết bị theo dõi độ bão hòa oxy tốt hơn. Các thiết bị mới này có thể đơn giản hóa thiết kế, giảm gánh nặng cho thiết kế cơ khí và giảm tiêu thụ năng lượng.

Giới thiệu

Độ bão hòa oxy trong máu ngoại vi (SpO2 ₎ được đo bằng một thiết bị gắn vào các mạch máu ngoại vi, chẳng hạn như ngón tay hoặc tai, thường là thiết bị kẹp, để xác định tỷ lệ hemoglobin bão hòa oxy so với tổng lượng hemoglobin. Phép đo này được sử dụng để cho biết hồng cầu đang vận chuyển oxy từ phổi đến các bộ phận khác của cơ thể tốt như thế nào. _Mức SpO2 bình thường ở người lớn khỏe mạnh nằm trong khoảng từ 95% đến 100%. Mức dưới phạm vi này cho thấy tình trạng gọi là thiếu oxy, có nghĩa là cơ thể không vận chuyển đủ oxy để duy trì chức năng của các cơ quan và chức năng nhận thức.

Người bị thiếu oxy trong máu có thể gặp các triệu chứng như chóng mặt, lú lẫn, khó thở và đau đầu. Một số bệnh lý có thể gây ra tình trạng thiếu oxy trong máu và cần được theo dõi liên tục hoặc gián đoạn tại nhà hoặc tại cơ sở y tế.

SpO2 là một trong những chỉ số sinh tồn phổ biến nhất được ghi nhận trong các cơ sở chăm sóc sức khỏe. Một số bệnh lý cần _{theo dõi SpO2 liên tục bao gồm} hen suyễn, bệnh tim, bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính, viêm phổi và tình trạng thiếu oxy do COVID-19.

Một cách để xác định xem bệnh nhân COVID-19 có triệu chứng có cần nhập viện hay không là kiểm tra _{nồng độ} SpO2 của họ . Nếu nồng độ này thấp hơn mức bình thường (thường dưới 92%), họ cần được đưa đến phòng cấp cứu.

Mối liên hệ mới nhất giữa COVID-19 và tình trạng thiếu oxy.

Gần đây, bệnh nhân COVID-19 được chẩn đoán mắc một tình trạng nguy hiểm gọi là thiếu oxy thầm lặng. Thiếu oxy thầm lặng có thể gây tổn hại đáng kể cho cơ thể trước khi các triệu chứng hô hấp điển hình của COVID-19, chẳng hạn như khó thở, xuất hiện. Một bài báo trên trang web của Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia (National Biotechnology Informatics Center) cho biết: "Khả năng phát hiện dạng thiếu oxy thầm lặng này ^ở bệnh nhân COVID-19 trước khi họ bị khó thở là rất quan trọng trong việc ngăn ngừa viêm phổi tiến triển đến mức nguy hiểm."

Theo dõi nồng độ oxy trong máu (SPO2) cũng là một chỉ số quan trọng trong chẩn đoán chứng ngưng thở khi ngủ. Ngưng thở khi ngủ do tắc nghẽn là _tình trạng đường thở bị tắc nghẽn một phần hoặc hoàn toàn trong khi ngủ. Điều này có thể được nhận biết bằng việc ngừng thở kéo dài hoặc thở nông dẫn đến thiếu oxy tạm thời. Nếu không được điều trị, chứng ngưng thở khi ngủ có thể làm tăng nguy cơ đau tim, đột quỵ và béo phì. Ước tính chứng ngưng thở khi ngủ ảnh hưởng đến từ 1% đến 6% tổng dân số trưởng thành.

Hiện nay và trong tương lai, việc cải tiến các thiết bị đo độ bão hòa oxy trong máu là vô cùng cấp thiết.

Khi việc chăm sóc bệnh nhân có xu hướng hướng tới điều trị ngoại trú và theo dõi tại nhà, việc phát triển các thiết bị theo dõi dấu hiệu sinh tồn mà không gây cản trở đến các hoạt động hàng ngày của người dùng là điều cần thiết. Trong trường hợp đo SpO2 _, việc theo dõi các vùng khác ngoài ngón tay và tai đặt ra nhiều thách thức về thiết kế. Sự xuất hiện gần đây của tình trạng thiếu oxy thầm lặng càng làm cho việc phát triển các thiết bị đo oxy xung cầm tay, quy mô lâm sàng trở nên cấp thiết hơn.

_{Bài viết này mô tả một số nguyên tắc cơ bản của phép đo} SpO2 và giới thiệu bộ khuếch đại tín hiệu quang (AFE) mới nhất của ADI, ADPD4100 và ADPD4101, giúp đơn giản hóa thiết kế cho các thiết bị SpO2 đạt tiêu chuẩn y tế. Khả năng tự động loại bỏ ánh sáng môi trường hiệu quả cao _{tích hợp sẵn} giúp giảm gánh nặng cho thiết kế cơ khí và điện tử. Dải động cao trong ADPD4100 công suất thấp giúp giảm thiểu số lượng điốt quang hoặc đèn LED trong thiết kế để xử lý hiệu quả những thay đổi nhỏ trong _{mức SpO2 của bệnh nhân.} Cuối cùng, bộ tích hợp kỹ thuật số tùy chọn cho phép người dùng chuyển sang chế độ nguồn hiệu quả cao để hoạt động kéo dài trong các giải pháp PPG di động bằng cách vô hiệu hóa các khối tương tự trong đường dẫn tín hiệu quang.

Độ bão hòa oxy là gì?

Độ bão hòa oxy là tỷ lệ phần trăm hemoglobin bão hòa oxy trong máu so với tổng lượng hemoglobin hiện có. Phương pháp chuẩn mực để đo độ bão hòa oxy là sử dụng buồng đo nồng độ oxy trong máu (SaO2) _. Tuy nhiên, phương pháp này yêu cầu phân tích khí máu trong phòng thí nghiệm đối với mẫu máu. Phần hiệu chuẩn sẽ trình bày chi tiết hơn về vấn đề này.

SPO2 là chỉ số ước tính mức độ bão hòa oxy đo được tại _các cơ quan ngoại vi của cơ thể bằng thiết bị đo oxy xung. Phương pháp phổ biến nhất để đo độ bão hòa oxy là sử dụng thiết bị đo oxy xung đặt trên ngón tay.

Máy đo độ bão hòa oxy trong máu hoạt động như thế nào?

Máy đo độ bão hòa oxy trong máu hoạt động dựa trên nguyên lý rằng sự hấp thụ ánh sáng trong hemoglobin chứa oxy (HbO2 ₎ và hemoglobin không chứa oxy (RHb) khác nhau đáng kể ở các bước sóng ánh sáng cụ thể. Hình 1 cho thấy hệ số hấp thụ của HbO2 _, Hb và methemoglobin (MetHb) trong phổ ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại. Hệ số hấp thụ là thước đo mức độ hấp thụ ánh sáng của một chất hóa học ở một bước sóng nhất định. Từ Hình 1, có thể thấy rằng HbO2 _{hấp thụ} nhiều ánh sáng đỏ (600 nm) hơn và cho phép nhiều ánh sáng hồng ngoại (940 nm) đi qua hơn. RHb hấp thụ nhiều ánh sáng hơn ở bước sóng hồng ngoại, cho phép nhiều ánh sáng đỏ đi qua hơn HbO2 _.

Thiết bị theo dõi độ bão hòa oxy cơ bản nhất bao gồm hai đèn LED (một đèn LED đỏ 660 nm và một đèn LED hồng ngoại (IR) 940 nm) và một điốt quang (PD) duy nhất ở cấu hình phản xạ hoặc truyền dẫn (xem Hình 4). Thiết bị theo dõi độ bão hòa oxy sẽ nhấp nháy đèn LED đỏ và đo tín hiệu thu được trên PD, lặp lại thao tác với đèn LED hồng ngoại, và cuối cùng bằng cách tắt cả hai đèn LED để có được cơ sở cho nguồn sáng môi trường bên ngoài. Điều này tạo ra tín hiệu quang phổ xung mạch (PPG) cho cả hai bước sóng.

Tín hiệu bao gồm các thành phần DC và AC. Thành phần DC được tạo ra bởi sự phản xạ ánh sáng liên tục từ các nguồn như da, cơ, xương và máu tĩnh mạch. Khi cơ thể ở trạng thái nghỉ ngơi và chuyển động ít xảy ra, thành phần AC chủ yếu bao gồm sự phản xạ ánh sáng từ các xung động của máu động mạch. Thành phần AC phụ thuộc vào nhịp tim và độ dày của động mạch, với lượng ánh sáng phản xạ hoặc truyền qua nhiều hơn trong pha tâm thu (bơm máu) so với pha tâm trương (giãn nở). Trong pha tâm thu, máu được bơm ra từ tim, làm tăng huyết áp ở các buồng trên. Sự tăng huyết áp này làm giãn các động mạch, dẫn đến tăng thể tích máu trong tâm thất. Sự tăng thể tích máu này làm tăng sự hấp thụ ánh sáng. Huyết áp giảm trong pha tâm trương, và do đó sự hấp thụ ánh sáng cũng giảm. Hình 3 cho thấy đáy tâm trương và đỉnh tâm thu được tạo ra bởi nhịp tim.

Định luật Beer-Lambert mô tả sự suy giảm cường độ ánh sáng theo hàm mũ khi truyền qua vật liệu hấp thụ. Điều này có thể được sử dụng để xác định mức độ hemoglobin đã được oxy hóa so với tổng lượng hemoglobin.

Cường độ ánh sáng hấp thụ ở thì tâm trương và tâm thu có mối quan hệ với nhau như sau:

Trong đó α đo tốc độ hấp thụ trong máu tâm nhĩ và d2 là biên độ AC của tín hiệu PPG (xem Hình 3), I _{tâm trương} bằng thành phần DC được ký hiệu là d1.

Bằng cách tính toán AC và DC từ tín hiệu PPG, chúng ta có thể xác định những thay đổi trong độ hấp thụ máu tâm nhĩ –α.d2 – do hoạt động bơm máu của tim mà không có sự hỗ trợ từ các mô khác.

Tỷ lệ giữa thành phần AC và thành phần DC được gọi là chỉ số lưu lượng, là tỷ lệ giữa lưu lượng máu đập theo nhịp và lưu lượng máu ổn định, không đập theo nhịp. Mục tiêu của các hệ thống đo nhịp tim sử dụng PPG hoặc SpO2 _là tăng tỷ lệ tín hiệu AC/DC.

PI = Dòng điện xoay chiều / Dòng điện một chiều

Chỉ số dòng chảy đối với bước sóng hồng ngoại và đỏ có thể được sử dụng để tính toán tỷ lệ bước sóng (RoR), là tỷ lệ giữa PI ( _đỏ) và PL _{(hồng ngoại)} . Vì sự hấp thụ ánh sáng ở một bước sóng nhất định tỷ lệ thuận với...

Về mặt lý thuyết, RoR có thể được thay thế vào công thức sau để tính _SpO2 :

Trong đó: E _{HbO2 red} = hệ số hấp thụ của HbO2 _{ở bước} sóng 600 nm, E _{HbO2, i-red} = hệ số hấp thụ của HbO2 _ở bước sóng 940 nm.

ERHb _{, i-red} = hệ số hấp thụ RHb ở bước sóng 940 nm, ERHb _red = hệ số hấp thụ RHb ở bước sóng 600 nm.

Tuy nhiên, quy tắc Beer-Lambert không thể áp dụng trực tiếp vì có rất nhiều yếu tố biến đổi trong mỗi thiết kế quang học gây ra sự thay đổi trong _{mối quan hệ giữa RoR và SpO2.} Những yếu tố này bao gồm thiết kế vách ngăn cơ học, khoảng cách giữa LED và PD, khả năng loại bỏ ánh sáng môi trường xung quanh bằng điện tử và cơ học, sai số thu nhận tín hiệu của PD, và nhiều yếu tố khác.

Để đạt được độ chính xác lâm sàng trong đo SpO2 bằng máy đo oxy xung PPG- ₂ , cần phải phát triển một bảng tìm kiếm hoặc thuật toán cho mối quan hệ giữa RoR và SpO2 _.

Sự định cỡ

Việc hiệu chuẩn hệ thống đo lường là cần thiết để phát triển chỉ số SpO2 có độ chính xác cao. _Hai thuật toán được sử dụng để hiệu chuẩn _hai hệ thống SpO2. Nghiên cứu phải được hoàn thành với điều kiện nồng độ oxy trong máu của người tham gia giảm; đây được gọi là nghiên cứu thiếu oxy.

_{Hệ thống đo} SpO2 chỉ có thể chính xác khi có một nguồn tham chiếu đáng tin cậy. Các nguồn tham chiếu bao gồm máy đo độ bão hòa oxy kẹp ngón tay đạt tiêu chuẩn y tế và máy đo nồng độ oxy trong máu (co-oximeter) – tiêu chuẩn vàng. Máy đo nồng độ oxy trong máu là một phương pháp xâm lấn để đo độ bão hòa oxy trong máu, cho độ chính xác cao, nhưng trong hầu hết các trường hợp lại không thuận tiện khi sử dụng.

Quá trình hiệu chuẩn được sử dụng để tạo ra đường cong tối ưu cho các giá trị RoR được tính toán từ thiết bị _SpO2 quang học đến _{phép đo SaO2 của máy đo nồng độ oxy trong máu. Đường cong này sau đó được sử dụng để tạo bảng hoặc phương trình tính toán SpO2} .

Việc hiệu chuẩn là bắt buộc đối với tất cả các thiết kế SpO2. RoR (Hệ số _đáp ứng gốc) phụ thuộc vào nhiều biến số, chẳng hạn như bước sóng và cường độ LED, đáp ứng PD, vị trí đặt trên cơ thể và khả năng loại bỏ ánh sáng môi trường, những yếu tố này sẽ thay đổi tùy thuộc vào thiết kế.

Chỉ số lưu lượng tăng lên, và ngược lại, dải động AC cao hơn ở bước sóng đỏ và hồng ngoại, làm tăng độ nhạy của các phép tính RoR và, từ đó, cho ra _{các phép đo} SpO₂ chính xác hơn .

Trong nghiên cứu về tình trạng thiếu oxy, 200 phép đo được ghi lại với khoảng thời gian bằng nhau giữa mức độ bão hòa oxy trong máu là 100% và 70%. Các tình nguyện viên được lựa chọn với màu da đa dạng, độ tuổi và giới tính tương đương. Sự đa dạng về màu da, tuổi tác và giới tính này dẫn đến các chỉ số tuần hoàn khác nhau tùy thuộc vào từng cá nhân.

Sai số tổng thể đối với phương pháp đo độ bão hòa oxy trong máu dựa trên độ truyền quang phải nhỏ hơn hoặc bằng 3,0% và đối với phương pháp dựa trên độ phản xạ phải nhỏ hơn hoặc bằng 3,5%.

Các yếu tố cần xem xét khi thiết kế:

Ánh sáng truyền qua và ánh sáng phản xạ.

Tín hiệu PPG có thể được thu nhận bằng cách sử dụng cấu hình LED và PD truyền dẫn hoặc phản xạ. Cấu hình truyền dẫn đo lượng ánh sáng không bị hấp thụ đi qua một bộ phận cụ thể trên cơ thể. Cấu hình này phù hợp nhất cho các khu vực như ngón tay và dái tai, nơi các phép đo được hưởng lợi từ mật độ mao mạch của các vị trí này trên cơ thể, dẫn đến các phép đo ổn định hơn, có thể lặp lại và ít nhạy cảm hơn với sự thay đổi vị trí. Cấu hình truyền dẫn làm tăng chỉ số khuếch tán từ 40 dB đến 60 dB.

Cấu hình PPG phản xạ được lựa chọn khi cần đặt PD và LED cạnh nhau cho các ứng dụng thực tế, chẳng hạn như trên các thiết bị đeo ở cổ tay hoặc ngực.

Vị trí đặt cảm biến và chỉ số lưu lượng.

Việc định vị cổ tay và ngực đòi hỏi dải động lớn hơn trong PPG AFE vì tín hiệu DC được khuếch đại đáng kể do độ sâu của hệ mạch máu động mạch bên dưới các thành phần phản xạ tĩnh như da, mỡ và xương.

Độ phân giải cao hơn trong phép đo PPG làm giảm độ không chắc chắn trong thuật toán SpO2 _. Với chỉ số PI điển hình từ 1% đến 2% đối với máy đo SpO2 đeo cổ tay có _hai cảm biến, mục tiêu thiết kế máy đo độ bão hòa oxy trong máu là tăng PI thông qua thiết kế cơ khí hoặc tăng dải động.

Khoảng cách giữa LED và PD ảnh hưởng đáng kể đến PI. Khoảng cách quá nhỏ sẽ làm tăng nhiễu xuyên kênh hoặc tán xạ ngược giữa LED và PD. Điều này sẽ biểu hiện dưới dạng tín hiệu DC và gây ra hiện tượng bão hòa của AFE.

Việc tăng khoảng cách này sẽ giúp giảm thiểu ảnh hưởng của cả tán xạ ngược và nhiễu xuyên kênh, nhưng đồng thời cũng làm giảm tỷ lệ biến áp dòng điện (CTR), tức là tỷ lệ giữa công suất đầu ra của LED và dòng điện PD phía sau. Điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống PPG và đòi hỏi công suất LED cao hơn để tối đa hóa dải động AFE.

Việc nhấp nháy nhanh một hoặc nhiều đèn LED có lợi trong việc giảm 1/f nhiễu cho tín hiệu tổng thể. Nhấp nháy đèn LED cũng cho phép điều chế đồng bộ ở phía bộ thu để triệt tiêu nhiễu ánh sáng môi trường. Kết hợp nhiều xung làm tăng biên độ của tín hiệu PD và giảm mức tiêu thụ dòng điện trung bình. Tăng diện tích PD tổng thể cũng làm tăng CTR khi thu được nhiều ánh sáng phản xạ hơn.

Đối với phương pháp đo nhịp tim PPG, nhiều nhà sản xuất thiết bị đo nhịp tim đã kết hợp một cảm biến PD lớn duy nhất và nhiều đèn LED xanh tiết kiệm năng lượng để sử dụng trong các khu vực có lưu lượng máu hạn chế. Đèn LED xanh được lựa chọn vì khả năng loại bỏ nhiễu do chuyển động cao.² ^{Tuy nhiên} , điều này phải trả giá bằng điện năng. Đèn LED xanh có điện áp thuận cao hơn so với đèn LED đỏ và hồng ngoại, đồng thời có tỷ lệ hấp thụ cao trong mô người, nghĩa là cần công suất đèn LED cao hơn để thu được thông tin tim mạch có ý nghĩa.

Vì việc theo dõi _SpO2 yêu cầu nhiều bước sóng, hầu hết các hệ thống vẫn tích hợp đèn LED xanh hiệu suất cao cho HR PPG, một cấu hình phổ biến cho cả HR và SpO2. _Hệ thống PPG là một mảng đèn LED xanh, đỏ và hồng ngoại duy nhất được bao quanh bởi nhiều PD, như được thấy trên đồng hồ ADI VSM trong Hình 5. Khoảng cách giữa PD và LED được tối ưu hóa để giảm thiểu tán xạ ngược, và thiết kế vách ngăn giúp giảm nhiễu xuyên kênh giữa LED và PD.

Một số mẫu đồng hồ ADI VSM nguyên mẫu đã được thử nghiệm để xác minh khoảng cách tối ưu giữa PD và LED cho các phép đo HR, PPG và SpO2 của chúng tôi _.

Các phát minh về chuyển động

Các nhiễu do chuyển động là một trong những thách thức thiết kế lớn nhất đối với hệ thống đo PPG. Khi có chuyển động, chiều rộng của động mạch và tĩnh mạch thay đổi do áp suất. Lượng ánh sáng được hấp thụ bởi điốt quang thay đổi, và điều này được phản ánh trong tín hiệu PPG vì các photon được hấp thụ hoặc phản xạ khác nhau so với khi cơ thể ở trạng thái nghỉ ngơi.

Đối với vùng photodiode rộng vô hạn bao phủ một mẫu mô sâu dài vô hạn, tất cả các photon cuối cùng sẽ bị phản xạ trở lại photodiode. Trong trường hợp này, các nhiễu do chuyển động sẽ không thể phát hiện được. Tuy nhiên, điều này là không thể đạt được. Giải pháp là tăng vùng photodiode có tính đến điện dung, điều này làm giảm AFE và cung cấp khả năng lọc nhiễu do chuyển động.

Tần số điển hình của tín hiệu PPG nằm trong khoảng từ 0,5 Hz đến 5 Hz, trong khi nhiễu chuyển động thường nằm trong khoảng từ 0,01 Hz đến 10 Hz. Các kỹ thuật lọc thông dải đơn giản không thể được sử dụng để loại bỏ nhiễu chuyển động khỏi tín hiệu PPG nhằm đạt được khả năng khử nhiễu chuyển động chính xác cao. Cần có một bộ lọc có thể điều chỉnh với dữ liệu chuyển động chính xác cao. Vì mục đích này, Analog Devices đã phát triển cảm biến gia tốc 3 trục ADXL362. Cảm biến gia tốc này cung cấp độ phân giải 1m/ g trong phạm vi lên đến 8g , chỉ tiêu thụ 3,6 μW điện năng ở tần số 100 Hz và có kích thước 3 mm × 3 mm.

Giải pháp ADI: ADPD4100

Việc bố trí các thiết bị đo độ bão hòa oxy trong máu đặt ra một số thách thức. _{Các thiết bị} đo SpO2 đeo ở cổ tay còn gặp thêm những thách thức về thiết kế, vì tín hiệu AC cần quan tâm chỉ chiếm từ 1% đến 2% tổng lượng ánh sáng nhận được trên PD. Để đạt được chứng nhận y tế và phân biệt được những thay đổi nhỏ trong nồng độ oxyhemoglobin, cần có dải động cao hơn trên tín hiệu AC. Điều này có thể đạt được bằng cách giảm thiểu nhiễu ánh sáng môi trường và giảm nhiễu của bộ điều khiển LED và AFE. ADI đã giải quyết vấn đề này với ADP4100.

Các thiết bị ADPD4100 và ADPD41001 đạt được tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) lên đến 100 dB. Dải động được tăng cường này rất quan trọng cho việc đo SpO2 trong điều kiện lưu lượng thấp. Bộ tiền khuếch đại quang tích hợp (AFE) có _tám nguồn dòng điện nhiễu thấp tích hợp và tám đầu vào PD riêng biệt. Bộ điều khiển thời gian kỹ thuật số có 12 kênh thời gian lập trình được, cho phép người dùng xác định các mảng trình tự PD và đèn LED với dòng điện LED cụ thể, lọc tương tự và kỹ thuật số, các tùy chọn tích hợp và các ràng buộc về thời gian.

Lợi ích chính của ADPD4100 là sự gia tăng SNR/μW, một thông số quan trọng cho việc giám sát liên tục bằng pin. Chỉ số quan trọng này được giải quyết bằng cách tăng dải động của AFE đồng thời giảm mức tiêu thụ dòng điện của AFE. ADPD4100 hiện chỉ tiêu thụ 30 μW tổng công suất cho các phép đo PPG liên tục ở mức 75 dB, 25 Hz, bao gồm cả nguồn cấp điện cho LED. Việc tăng số xung trên mỗi mẫu (n) dẫn đến sự gia tăng SNR (√n), trong khi việc tăng dòng điện điều khiển LED dẫn đến sự gia tăng SNR tỷ lệ thuận. Tổng mức tiêu thụ điện năng của hệ thống là 1 μW mang lại SNR 93 dB cho các phép đo PPG liên tục sử dụng nguồn cấp điện LED 4 V.

Chức năng tự động loại bỏ ánh sáng môi trường giúp giảm tải cho bộ vi xử lý chủ trong khi vẫn đạt được khả năng loại bỏ ánh sáng 60 dB. Điều này đạt được bằng cách sử dụng các xung LED nhanh đến 1 μs kết hợp với bộ lọc thông dải để loại bỏ nhiễu. Trong một số chế độ hoạt động, ADPD4100 tự động tính toán dòng điện tối của điốt quang hoặc trạng thái tắt của LED. Kết quả này được trừ đi từ trạng thái bật của LED trước khi chuyển đổi trong bộ chuyển đổi ADC để loại bỏ ánh sáng môi trường, cũng như tính đến các lỗi và sự trôi dạt bên trong điốt quang.

ADPD4100 được hỗ trợ bởi bộ dụng cụ đánh giá thiết bị đeo được Evaluation Button-ADPD4100-4101 cùng với đồng hồ theo dõi dấu hiệu sinh tồn ADI Vital Signs Monitoring Education Watch. Phần cứng này kết nối liền mạch với ứng dụng ADI Wavetool để cho phép đo trở kháng sinh học, ECG, nhịp tim, PPG và PPG đa bước sóng để _{phát triển} SpO2 .

Tích hợp trong mạch học là thuật toán điều khiển khuếch đại tự động (AGC) cho ADPD4100, điều chỉnh độ khuếch đại TIA và dòng điện LED để cung cấp dải động tín hiệu AC tối ưu cho tất cả các bước sóng LED đã chọn.

Các giải pháp ADI thay thế.

Việc đo SpO2 ở ngón tay và _{dái tai} là phương pháp đơn giản nhất để thiết kế vì tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao hơn so với đặt điện cực ở cổ tay hoặc ngực do giảm sự tham gia của xương và mô, giúp giảm thiểu sự đóng góp của thành phần DC.

Đối với các ứng dụng như vậy, mô-đun ADPD144RI và ADPD1080 là những thiết bị phù hợp.

ADPD144RI là một mô-đun hoàn chỉnh bao gồm một đèn LED đỏ 660 nm và một đèn LED hồng ngoại 880 nm, cùng bốn bộ tách sóng quang (PD), trong một gói kích thước 2,8 mm × 5 mm. Khoảng cách giữa các đèn LED và PD được tối ưu hóa để cung cấp tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tốt nhất cho các phép đo SpO2 _và PPG độ chính xác cao. Mô-đun này cho phép người dùng nhanh chóng khắc phục các thách thức thiết kế liên quan đến vị trí và khoảng cách của đèn LED và PD để đạt được tỷ lệ công suất trên nhiễu tối ưu. ADPD144RI được tối ưu hóa về mặt cơ học để giảm thiểu nhiễu xuyên âm quang học. Điều này cung cấp một giải pháp mạnh mẽ, ngay cả khi cảm biến được đặt dưới một cửa sổ kính đơn.

ADPD1080 là một bộ khuếch đại tín hiệu tương đương quang học tích hợp với ba kênh điều khiển LED và hai kênh đầu vào dòng điện PD trên bo mạch WLLCSP 17 chân kích thước 2,5mm × 1,4mm. Bộ khuếch đại tín hiệu tương đương này rất phù hợp cho các thiết kế tùy chỉnh và các sản phẩm PPG kênh thấp, nơi không gian trên bo mạch là rất quan trọng.