Page 53 - 手機為什麼還要用「獨立」ISP？

DESIGN CORNER
光體積變化描記圖法(PPG)
但是，這些裝置的運作環境 與日常生活中的環境完全不同。 首先，患者保持不動，由夾在患者 指尖的感測器進行測量。照明條件 相對穩定，這會簡化PD的光檢測， 這些裝置一般都由主電源供電，因 而不用擔心功耗問題。
色皮膚的灌注指數比淺色皮膚低， 表示要進行測量，需要更大的照明 強度(需要感測器消耗更多功率)。 接下來，來看看用於進行PPG測量 的不同AFE結構的優點。
使用光電技術來測量HR和 SpO2的技術稱為光體積變化描記 圖法或Photoplethysmography (PPG，圖1)。透過以發光二極體 (LED)照射皮膚，並使用光電二極 體(PD)產生與接收到的光量成比 例的電流，檢測從表面以下血管 反射的光強度的變化(圖2)，便可 獲得PPG訊號。
相較之下，穿戴式裝置一般是 戴在手腕上，表示接觸皮膚的程度 不同，一般取決於個人偏好(腕帶 的鬆緊度)和佩戴者的動作情況。 每天隨著位置和時間變化，照明條 件會發生很大變化，並且這些裝置 使用電池供電，因此必須使感測器 的電流消耗盡可能低。此外，不同 的佩戴者具有不同的膚色，這使問 題變得更具挑戰性。根據描述，深
具有單個ADC通道的PPG AFE
電流訊號由PPG類比前端 (AFE)調節，然後由ADC進行轉換， 以便系統微控制器(MCU)上運作 的光學演算法進行處理。原則上， 單對LED-PD就足以進行PPG測 量，此種結構在臨床裝置中很常 見(圖3)。
增加LED電流或使用兩個 LED，是一種非常直覺的增加皮 膚照射強度的方式(圖4)，其會增 加皮膚的照射面積。但是，這種方 法非常耗電，因為LED電流佔PPG 系統總功耗至少50%，根據佩戴者 的皮膚灌注指數，平均功耗可能達 到1mW。總體而言，此方法效率低 下，且不利於電池壽命。
圖1:使用腕戴式裝置測量HR和SpO2。
圖2:使用LED和PD進行PPG測量。
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圖3:在臨床環境中測量SpO2和HR。
圖4:使用兩個LED來提高皮膚照射強度。
2022年9月 | www.eettaiwan.com