對于許多設(shè)計人員來說，為基于手腕的可穿戴設(shè)備開發(fā)良好的光學(xué)心率監(jiān)測解決方案可能是一個挑戰(zhàn)。畢竟，這是一項復(fù)雜的工作，需要光學(xué)和機(jī)械專業(yè)知識、低功耗電氣設(shè)計和算法功能。許多公司都有關(guān)于優(yōu)秀新產(chǎn)品的想法，但并非所有公司都擁有實現(xiàn)他們的想法所需的所有資源。與此同時，鑒于消費(fèi)者對舒適便捷的方式來密切關(guān)注關(guān)鍵生命體征的需求越來越大，因此有市場機(jī)會等待抓住。

我們現(xiàn)在在市場上看到心率監(jiān)測功能的形式因素，如胸帶、入耳式儀器、基于手腕的可穿戴設(shè)備、戒指，甚至衣服。胸帶通常使用電脈沖來讀取心率，而其他一些選項則依賴于光學(xué)技術(shù)。電氣技術(shù)往往是兩種方法中更精確的，但光學(xué)技術(shù)正變得越來越精確。

光學(xué)傳感器利用光來支持稱為光電容積脈搏波（PPG）的過程，其中光詢問組織的一部分。當(dāng)光穿過物質(zhì)時，它以某種方式被反射、散射、吸收、散射或改變。在心血管系統(tǒng)中，當(dāng)心血管脈搏波從心臟移動并在體內(nèi)傳播時，這種活動會導(dǎo)致皮下組織中的動脈和小動脈周期性擴(kuò)張。光學(xué)心率監(jiān)測系統(tǒng)使用PPG對心動周期中組織中血液的體積變化進(jìn)行光學(xué)測量。通過組織接收到的光與血容量變化相對應(yīng)。然而，檢測到的PPG信號的質(zhì)量受到皮膚光學(xué)特性的影響。

將光學(xué)技術(shù)集成到入耳式運(yùn)動耳機(jī)和智能手表等產(chǎn)品中，可以帶來許多消費(fèi)者所尋求的舒適性和便利性。鑒于那里的創(chuàng)造性思維，想象未來可能出現(xiàn)的醫(yī)療保健可穿戴設(shè)備的外形類型是令人興奮的。

當(dāng)然，對設(shè)計的一大影響是，從身體的某些部位獲得準(zhǔn)確的心率讀數(shù)比其他部位更具挑戰(zhàn)性。入耳式光學(xué)測量往往更精確，因為耳朵有血液灌注。另一方面，手腕的灌注相對較低，并且容易發(fā)生高運(yùn)動，尤其是在活動期間，在處理和計算讀數(shù)時會產(chǎn)生更多的噪音。這就是為什么在開發(fā)心率監(jiān)測應(yīng)用時，運(yùn)動補(bǔ)償是一個重要的考慮因素。信噪比 （SNR）、環(huán)境光消除和終端設(shè)備的總體功耗也很重要。

將您的想法快速轉(zhuǎn)化為市場就緒的產(chǎn)品

為了簡化監(jiān)測生命體征的可穿戴設(shè)備的設(shè)計流程，Maxim推出了兩款用于健康和健身應(yīng)用的新型可穿戴平臺。MAX-HEALTH-BAND 是一個評估和開發(fā)平臺，它使用光學(xué)技術(shù)來監(jiān)測心率，并使用加速度計來測量活動。該平臺的一個重要好處是，它提供了來自傳感器測量的原始數(shù)據(jù)，這是目前可用的可穿戴產(chǎn)品無法提供的。MAX-HEALTH-BAND 從傳感器流式傳輸原始數(shù)據(jù)或處理原始數(shù)據(jù)以輸出心率、心率變異性、步數(shù)、活動分類和卡路里消耗。該平臺可用于白盒許可證，可以節(jié)省長達(dá)六個月的時間，用于開發(fā)高精度、小型和節(jié)能的可穿戴健康和健身應(yīng)用。MAX-HEALTH-BAND 基于小型、高能效 IC，包括：

MAX86140為超低功耗光學(xué)脈搏血氧儀/心率傳感器，具有三個可編程大電流LED驅(qū)動器，可配置為驅(qū)動多達(dá)19個LED。在接收器側(cè)，該器件具有單個光學(xué)讀出通道。它還提供低噪聲信號調(diào)理模擬前端（AFE），包括<>位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、環(huán)境光消除電路和糾察柵欄檢測和替換算法。糾察圍欄算法在各種照明條件下為設(shè)備用戶提供一致的精度水平。例如，當(dāng)一個穿著健身追蹤器的慢跑者用分布式光穿過綠樹成蔭的公園時，算法會檢測并抵消環(huán)境光的變化，以消除陰影和強(qiáng)光之間的切換可能對心率檢測產(chǎn)生的任何影響。

MAX20303可穿戴電源管理IC （PMIC），具有偏心旋轉(zhuǎn)質(zhì)量（ERM）/線性諧振執(zhí)行器（LRA）觸覺驅(qū)動器，具有自動諧振跟蹤功能、微靜態(tài)電流升壓和降壓穩(wěn)壓器、線性鋰離子電池充電器、微靜態(tài)電流低壓差（LDO）穩(wěn)壓器和可選的電量計

Maxim的運(yùn)動補(bǔ)償算法，基于PPG信號提取有用數(shù)據(jù)

MAX-ECG-MONITOR 是一個用于監(jiān)測臨床級心電圖和心率的評估和開發(fā)平臺，提供用于臨床應(yīng)用的濕電極貼片和用于健身應(yīng)用的胸帶。該平臺采用MAX30003超低功耗、臨床級、集成生物電位模擬前端（AFE），提供ECG波形和心率檢測。與目前可用的單點測量工具不同，MAX-ECG-MONITOR提供可用于趨勢或預(yù)測型應(yīng)用的連續(xù)測量。使用該平臺，您可以運(yùn)行自己的基于健身或醫(yī)療心電圖的應(yīng)用程序和算法。作為 Movesense 生態(tài)系統(tǒng)的一部分，該平臺運(yùn)行一個開放的 API，因此您可以為不同的基于 ECG 的用例創(chuàng)建獨特的設(shè)備內(nèi)應(yīng)用程序（電池續(xù)航時間長），這些用例在靜止或高速運(yùn)動期間顯示心率信號。其內(nèi)置心率檢測功能包括中斷功能，無需在微控制器上運(yùn)行心率算法，從而在高速運(yùn)動環(huán)境中以極低的功耗實現(xiàn)強(qiáng)大的 R-R 檢測。為了延長電池壽命，該平臺在 85.1V 電源電壓下工作在 1μW，并具有可配置的中斷功能，允許微控制器僅在每次心跳時喚醒，從而降低整體系統(tǒng)功耗。

實現(xiàn)更健康的世界

可穿戴健康和健身應(yīng)用有可能以前所未有的方式增強(qiáng)幸福感。通過讓設(shè)備用戶和醫(yī)療保健專業(yè)人員訪問有見地的數(shù)據(jù)，這些技術(shù)可以幫助我們更加積極主動，采取預(yù)防措施，并對危險信號做出更迅速的反應(yīng)。MAX-HEALTH-BAND和MAX-ECG-MONITOR等平臺只是Maxim為打造更健康世界所做的整體努力的一部分。

審核編輯：郭婷