用于低功耗连续 SpO$_2$ 与心率监测的稀疏采样传感器前端 IC

光电容积脉搏波（PPG）是一种获取心率和血氧等生命体征的吸引人方法，常用于临床与家庭环境。健康监测设备的连续运行需要低功耗传感器，以不限制设备电池寿命。硅光电二极管（PD）与 LED 通常用作 PPG 传感器的接口器件；然而，使用柔性有机器件可增强传感器贴合性并降低制造成本。在大多数 PPG 传感器中，系统功耗主要集中在驱动 LED，传统上消耗 mW 级功率。使用有机器件进一步增加了这一功耗需求，因为这些器件表现出更大的寄生电容且通常需要更高的驱动电压。本工作提出了一种用于连续 SpO$_2$ 和心率监测的传感器 IC，其具有片上免重构的稀疏采样算法，可在保持输出信息精度的同时将系统总功耗降低约 70%。所设计的前端兼容从硅 PD 到寄生电容高达 10 nF 的有机 PD 的广泛器件。该芯片采用 40 nm HV CMOS 工艺实现，占用 2.43 mm$^2$ 面积，在连续与稀疏采样模式下分别消耗 49.7 $\mu$W 与 15.2 $\mu$W 功率。该传感器 IC 的性能已通过两类器件的 \textit{in vivo} 验证，结果与临床级参考进行了对比。在连续与稀疏工作模式下均实现了小于 1 bpm 和 1% 的平均绝对误差。