在高强度训练期间尝试准确测量和记录ECG信号时遇到的挑战

近年来，可穿戴设备激增，几乎到了无处不在的地步。然而，认真的健康和健身爱好者，寻求改善身体表现，不断寻找新的方法来测量和了解他们的身体在极端胁迫下的功能。其中一种测量，心电图（ECG），有可能提供这种类型的洞察力。在这个设计解决方案中，我们回顾了在高强度训练期间尝试准确测量和记录ECG信号时遇到的挑战，以及它们对设计的限制。

介绍

当你读到这篇文章时，你可能就是许多人中的一员。 佩戴健康或健身监测器。可穿戴设备， 无论是戴在手腕上还是胸前，都增殖在 近年来几乎到了无处不在的地步。可穿戴设备报价 许多特征（卡路里计数、心率、计步等） 变得大致同质，同样模糊 可用于执行自定义的软件应用程序范围 分析和解释。

然而，认真的健康和健身爱好者，寻求 提高身体机能，一直在寻找 测量和了解他们身体功能的新方法 在极端胁迫下。一个这样的测量， 心电图（ECG），有可能提供这种类型的 洞察力。在此设计解决方案中，我们回顾了面临的挑战 尝试准确测量时遇到 在高强度训练期间记录心电图信号，以及限制 他们强加于设计。然后，我们介绍一种新型的胸戴式 设备，不仅可以准确测量心电图，还可以 为高端快速开发提供硬件平台 健康和健身产品和应用程序。

测量心电图

生物电势测量需要放置两个或更多 电极与患者身体皮肤接触，以检测微小的电信号 由心产生。信号 然后被调节并发送到微处理器进行存储， 计算和/或显示。两个重要的心脏参数 可以使用此技术记录的包括心电图 和 R-R 间隔。心电图（ECG或EKG）是 测量和图形表示，关于 时间，与心肌相关的电信号。 R-R 区间是峰值幅度之间的时间 心脏的周期性电信号，也称为R峰（图 2).

图2.典型心电图波形中的 R-R 间期。

医疗保健使用心电波和 R-R 间期 专业人士解读整体心脏健康 被观察者。因此，有能力 持续测量并记录此信息，以备后用 由临床医生分析，为两者提供潜在的益处 患者和高性能运动员。

健身可穿戴设备的设计挑战

希望测量和记录的可穿戴设备设计人员 心电波和 R-R 间期面临几个相互冲突的问题 挑战。虽然他们的设备必须能够准确 记录、存储和处理所需的测量值， 它需要尽可能小，以使其便携和 舒适而不影响功能。最大化 设备的便携性和舒适性，一个关键的设计目标是 将电极数量减少到最低限度，理想情况下不再 比两个。这成为心电图测量的主要挑战 通常需要几对通道（因为任何 曾经在医院做过心电图测量会知道）。

此外，由于便携式设备必须由电池供电 有限电荷，它们必须消耗尽可能少的电流 最大化电池充电之间的时间间隔或 更换。设备还应该能够检测是否 电极已脱落，这可能会发生 在剧烈活动期间，可能导致虚假 测量。

显然，拥有大量资源的硬件开发人员 他们的处置在成功方面具有优势 克服这些挑战。即便如此，产品 开发周期仍然可以在几个月到几年左右。 同样，想要开发心电图数据的软件开发人员 处理应用程序和算法受到以下事实的限制 很少有“现成”的可穿戴ECG解决方案 可用，并且这些不提供对原始、采样的访问 分析所需的示例数据。

“白盒”产品

可穿戴健康和健身产品开发商希望 包括心电图功能现在有一个替代选项在 形成功能齐全的评估和开发平台 。这是一个完整的可穿戴心电监护仪，基于。 超低功耗、临床级生物电势模拟前端（MAX30003）。

只需要两个电极（单通道），心电图 显示器使用带子固定在佩戴者的胸部或 两个粘性贴片。控制设备需要配对 它与智能移动设备（例如，智能手机、平板电脑或 智能手表）使用无线蓝牙连接。一次 配对后，移动设备应用用于开始监控 并记录心电图信号。板载记忆功能 意味着即使与控制智能设备的连接丢失，它也可以继续测量和记录。 此功能，再加上防水的事实，意味着 它可以在游泳时使用。除了心电图信号， 该设备还可以测量心率、R-R 间隔和卡路里 消耗，同时还能够检测电极是否具有 变得超脱。最长录制时间取决于 记录的活动强度。然而，由于其低 当前消耗，通常记录 3.5 小时的活动 平均心率为 120bpm。®

开发平台

适用于希望创建自定义的云应用程序开发人员 应用和算法，开放应用程序 接口 （API） 用于开发独特的设备内应用 心脏静止时的各种基于心电图的用例或 运动开始后。额外的板载传感器输入 可用，例如加速度计、陀螺仪和 磁力计，用于增加定制。

“白盒”许可协议适用于公司 想要将该产品纳入自己的产品线的人， 可能节省数月的开发时间。特别 这种安排可能会引起高端运动服装的兴趣 以及希望集成心电图的设备制造商 监控，无需投入额外资源进行开发 技术本身。

总结

当今认真的健身爱好者和高性能 运动员需要能够测量和 在高强度训练期间记录心电图和 R-R 信息 会话。我们提出了一种新型的封闭引用 设计不仅使用 单对电极，还能提供原始数据 开发自定义算法所必需的。除了 健康和健身应用，适用于设备 提供远程医疗监控。

审核编辑：郭婷