基于芯海科技CS1262的智能戒指创新应用
文摘
科技
2024-08-27 17:24
广东
智能戒指是一款新兴的智能穿戴产品，结合现代科技与时尚设计，可监测心率、血氧等各种健康指标，相较智能手表，在测量精准度、佩戴舒适及便捷性上别具优势。
目前，智能戒指的市场渗透率正在加速提升，有望继手表、耳机之后，成为第三大的智能穿戴产品。今年7月，三星电子在法国卢浮宫正式发布了旗下智能戒指Galaxy Ring，引起人们的关注。同时有媒体报道，苹果也在通过申请智能戒指相关专利来加快Apple Ring的智能戒指项目开发。智能戒指凭借内置的传感器和先进的算法，能够全天候持续监测用户的心率、血压、睡眠质量等关键健康指标，并实时记录和分析这些数据。通过与手机App的无缝连接，用户可以轻松查看自己的健康数据，从而更好地理解身体状况，做出科学的生活调整。![]()
智能戒指
芯海科技CS1262是一款用于光电血管容积图（PPG）信号采集的模拟前端（AFE），该芯片具备高精准度测量、低功耗、超强抗干扰等产品优势，同时提供适配戒指的心率血氧算法，实现了对心率、血氧、HRV（心率变异性）、睡眠等人体生理指标的高精度测量。鉴于戒指在佩戴时存在旋转的情况，并非始终在手指的固定位置，因此从设计上推荐采用多PD（光电二极管）和多LED（发光二极管）架构。这样的设计，可以确保无论戒指旋转到哪个位置，都会有合适的测量光路保证精准测量。而芯海科技提供的系列化PPG AFE产品，可支持1-4个PD和1-8个LED的配置，且采用WLSP小尺寸封装，尺寸仅为2.9*2.6mm，非常适合智能戒指的应用。具体而言，基于CS1262的智能戒指应用具备以下突出优势：高达110dB的动态范围，可以覆盖不同人群的测量；内置4个22位高性能ADC，最大支持4PD*12相位的48路有效数据采集，提高血氧、心率等准确度；内嵌驱动能力高达250mA的LED Driver，可支持8路LED输出，保证深色皮肤的高精度测量；内置0.5%的高精度时钟，可以减少长时间心率测量误差，提升血压、HRV的分析准确度。PSRR（电源抑制比）大于90dB，显示其在复杂电气环境下可保持出色性能；能够模拟环境光消减高达±200uA，即使在强光环境下也能保证测量精准度；83uA@100Hz@4Ch@2阶环境光消减，54uA@100Hz@1Ch@2阶环境光消减；断电模式小于1uA，在待机状态下几乎不耗电，大大延长设备续航时长。高动态范围和高SNR（信噪比）的结合，为CS1262带来了卓越的微弱信号捕捉能力。如上图所示，高达110dB的动态范围，97.5dB的SNR@500KΩz（dBFS)和±63.875uA的LED消减电流，即使在信号非常微弱的情况下，CS1262也能准确地捕捉到关键的生理信息。相较市场同类产品，其性能略胜一筹。如上图所示，CS1262采集到手腕上的红光和红外PPG信号，PI灌注度水平在千分之一，脉搏波形清晰可见，为后续的算法处理提供了坚实的基础。如下表所示，在不同使用场景下，CS1262的低功耗特性，确保了智能戒指的超长续航时间。![]()
特别是在穿戴设备和睡眠健康监测等应用场景中，CS1262的PRF（脉冲重复频率）为5Hz时，工作电流低至13.3uA，在保障设备高性能的同时，拥有出色的电池续航能力，让用户不必频繁为设备的续航而焦虑。CS1262作为芯海在健康测量领域的成熟产品，可支持智能戒指创新应用项目导入评估、开发设计及量产技术支持等全流程技术服务，提供成熟的规模化量产验证的设计规范和指导，以及完整的软件算法集成方案，大大提升客户的终端方案开发效率，快速实现产品上市。芯海科技作为国内健康测量芯片领域的行业领先企业，自2007年率先布局健康测量领域以来，始终密切关注可穿戴市场需求和技术趋势，以“模拟信号链+MCU”双平台驱动，在可穿戴健康测量的PPG、BIA等领域，不断进行产品创新和系列化布局，为智能可穿戴市场带来更多可能性。
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芯海科技（股票代码：688595）成立于2003年9月，是一家集感知、计算、控制、连接于一体的全信号链集成电路设计企业。公司专注于高精度ADC、高可靠性MCU、测量算法以及物联网一站式解决方案的研发设计。产品和方案广泛应用于工业测量与工业控制、通信与计算机、锂电管理、消费电子、汽车电子、智慧家居、智能仪表、智慧健康等领域。公司总部位于深圳，在合肥、西安、上海、成都建立子公司，设立北京办事处，是国家级高新技术企业、累计八次获得国家工信部“中国芯”奖项，获得深圳市科技创新奖及科技进步奖，并被广东省科技厅认定为“广东省物联网芯片开发与应用工程技术研究中心”，通过汽车电子ISO 26262功能安全管理体系认证，并被评为国家级专精特新“小巨人”企业。公司是国内少有的拥有模拟信号链和MCU双平台驱动，且同时拥有物联网整体解决方案的集成电路设计企业之一，年均研发投入超过20%，研发人员占比超70%，核心成员均有10年以上工作经验。截止2023年底，芯海科技累计拥有专利申请超1000件，已授权专利近450件（含美国专利），拥有专利数量在科创板芯片设计上市公司中名列前茅，同时被认定为国家知识产权优势企业，并荣获第二十四届中国专利优秀奖。
