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申请/专利权人：武汉康诺芯半导体有限公司

摘要：本发明涉及一种适用于血氧提取芯片的抗运动干扰处理电路，包括：低通滤波器模块、第一均值计算模块、带通滤波器模块、第一自适应滤波器模块、R值提取与滤波效果诊断模块、第一SpO2计算模块、离散饱和度变换模块。通过结合基于加速度信号的自适应滤波和离散饱和度变换，当自适应滤波效果好时，则直接计算SpO2，否则借助自适应滤波的结果，进行离散饱和度变换得到准确的SpO2，本发明解决了现有技术中不能同时兼顾高准确度和强实时性的问题。

主权项：1.一种适用于血氧提取芯片的抗运动干扰处理电路，其特征在于，包括：低通滤波器模块、第一均值计算模块、带通滤波器模块、第一自适应滤波器模块、R值提取与滤波效果诊断模块、第一SpO2计算模块、离散饱和度变换模块；所述低通滤波器模块的输入端接收红光PPG信号RED、红外光PPG信号IR，提取红光PPG信号RED的直流成分RED_DC1和红外光PPG信号IR的直流成分IR_DC1，并输出至计算均值模块的输入端；所述第一均值计算模块，用于对输入的RED_DC1信号和IR_DC1信号进行均值化处理得到红光PPG信号RED的直流值RED_DC和红外光PPG信号IR的直流值IR_DC，并输出至所述R值提取与滤波效果诊断模块以及离散饱和度变换模块的输入端；所述带通滤波器模块的输入端接收红光PPG信号RED、红外光PPG信号IR以及加速度信号ACC，去除RED信号、IR信号和ACC信号的基线漂移和高频干扰，提取RED信号的交流成分RED_AC1和IR信号的交流成分IR_AC1，并将RED_AC1信号、IR_AC1信号与处理后的加速度信号ACC1输出至所述第一自适应滤波器模块的输入端；所述第一自适应滤波器模块采用递归最小二乘法，基于加速度信号ACC1，对输入的RED_AC1信号、IR_AC1信号进行滤波处理，去除运动干扰，得到RED_AC2信号、IR_AC2信号并共同输出至所述R值提取与滤波效果诊断模块以及离散饱和度变换模块的输入端；所述R值提取与滤波效果诊断模块根据输入的直流值RED_DC、直流值IR_DC、RED_AC2信号、IR_AC2信号计算第一R值，并根据RED_AC2信号、IR_AC2信号进行滤波效果判断，若滤波效果满足预设条件，则输出第一R值至所述第一SpO2计算模块，计算第一血氧饱和度SpO2_1，否则输出使能信号En与第一R值至所述离散饱和度变换模块；所述离散饱和度变换模块接收使能信号En，基于第一R值，对输入的直流值RED_DC、直流值IR_DC、RED_AC2信号、IR_AC2信号进行离散饱和度变换，估算第二R值并计算第二血氧饱和度SpO2_2；所述R值提取与滤波效果诊断模块，包括第一差分模块、确定波谷模块、确定波峰模块、第二均值计算模块、第五减法器、第一R值计算模块、第二差分模块和方差判断模块；所述第一差分模块接收RED_AC2信号或IR_AC2信号，并计算RED_AC2信号或IR_AC2信号序列中前后两个数值的差值；所述确定波谷模块和所述确定波峰模块根据所述差值筛选RED_AC2信号或IR_AC2信号序列中符合条件的波谷幅值和波峰幅值及各自对应的索引；所述第二均值计算模块分别对所述确定波谷模块和所述确定波峰模块确定的波谷幅值和波峰幅值求取均值；所述第五减法器计算波峰幅值的均值和波谷幅值的均值的差值，作为红光PPG信号RED的交流值RED_AC或红外PPG信号IR的交流值IR_AC；所述第一R值计算模块根据所述直流值RED_DC、直流值IR_DC、交流值RED_AC、交流值IR_AC计算第一R值；所述第二差分模块分别计算根据所述确定波谷模块筛选输出的各波谷索引间的距离以及所述确定波峰模块筛选输出的各波峰索引间的距离；所述方差判断模块分别计算各波谷索引间的距离的方差以及各波峰索引间的距离的方差，若任一方差不小于设定阈值，则判断所述第一自适应滤波器模块的滤波效果不满足条件，生成使能信号En，并将所述第一R值及所述使能信号En输出至所述离散饱和度变换模块，若两个方差均小于设定阈值，则判断所述第一自适应滤波器模块的滤波效果满足条件，将所述第一R值输出至所述第一SpO2计算模块；所述离散饱和度变换模块包括第七除法器、第七乘法器、第七减法器、第二自适应滤波器模块、功率计算模块、第二R值计算模块，第二SpO2计算模块；所述第七除法器将RED_AC2信号除以直流值RED_DC得到归一化的红光PPG信号RED_normalized，将IR_AC2信号除以直流值IR_DC得到归一化的红外PPG信号IR_normalized；所述第七乘法器将红外PPG信号IR_normalized与第一R值的相关序列相乘，所得结果与红光PPG信号RED_normalized通过第七减法器相减得到参考信号RS；通过扫描第一R值的相关序列，得到序列中不同的值对应的参考信号RS；所述第一R值的相关序列为根据第一R值构造的序列rn，rn=[R-0.1、...、R-0.01、R、R+0.01、...、R+0.1]；所述第二自适应滤波器模块用于滤除IR_normalized中与RS共有的频率成分，得到误差信号en；不同的参考信号RS对应得到不同的误差信号en；所述功率计算模块通过计算误差信号en中所包含的各个值的平方和除以en的长度，得到误差信号en对应的功率P；所述第二R值计算模块筛选不同误差信号en对应的功率P中的最大值Pmax，并根据最大值Pmax查找其对应的序列rn中的值，作为第二R值；所述第二SpO2计算模块根据所述第二R值计算第二血氧饱和度SpO2_2。

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