可穿戴设备的精确心率监测

对于许多设计人员来说，为基于手腕的可穿戴设备开发良好的光学心率监测解决方案可能是一个挑战。毕竟，这是一项复杂的工作，需要光学和机械专业知识、低功耗电气设计和算法功能。许多公司都有关于优秀新产品的想法，但并非所有公司都拥有实现他们的想法所需的所有资源。与此同时，鉴于消费者对舒适便捷的方式来密切关注关键生命体征的需求越来越大，因此有市场机会等待抓住。

我们现在在市场上看到心率监测功能的形式因素，如胸带、入耳式仪器、基于手腕的可穿戴设备、戒指，甚至衣服。胸带通常使用电脉冲来读取心率，而其他一些选项则依赖于光学技术。电气技术往往是两种方法中更精确的，但光学技术正变得越来越精确。

光学传感器利用光来支持称为光电容积脉搏波（PPG）的过程，其中光询问组织的一部分。当光穿过物质时，它以某种方式被反射、散射、吸收、散射或改变。在心血管系统中，当心血管脉搏波从心脏移动并在体内传播时，这种活动会导致皮下组织中的动脉和小动脉周期性扩张。光学心率监测系统使用PPG对心动周期中组织中血液的体积变化进行光学测量。通过组织接收到的光与血容量变化相对应。然而，检测到的PPG信号的质量受到皮肤光学特性的影响。

将光学技术集成到入耳式运动耳机和智能手表等产品中，可以带来许多消费者所寻求的舒适性和便利性。鉴于那里的创造性思维，想象未来可能出现的医疗保健可穿戴设备的外形类型是令人兴奋的。

当然，对设计的一大影响是，从身体的某些部位获得准确的心率读数比其他部位更具挑战性。入耳式光学测量往往更精确，因为耳朵有血液灌注。另一方面，手腕的灌注相对较低，并且容易发生高运动，尤其是在活动期间，在处理和计算读数时会产生更多的噪音。这就是为什么在开发心率监测应用时，运动补偿是一个重要的考虑因素。信噪比 （SNR）、环境光消除和终端设备的总体功耗也很重要。

将您的想法快速转化为市场就绪的产品

为了简化监测生命体征的可穿戴设备的设计流程，Maxim推出了两款用于健康和健身应用的新型可穿戴平台。MAX-HEALTH-BAND 是一个评估和开发平台，它使用光学技术来监测心率，并使用加速度计来测量活动。该平台的一个重要好处是，它提供了来自传感器测量的原始数据，这是目前可用的可穿戴产品无法提供的。MAX-HEALTH-BAND 从传感器流式传输原始数据或处理原始数据以输出心率、心率变异性、步数、活动分类和卡路里消耗。该平台可用于白盒许可证，可以节省长达六个月的时间，用于开发高精度、小型和节能的可穿戴健康和健身应用。MAX-HEALTH-BAND 基于小型、高能效 IC，包括：

MAX86140为超低功耗光学脉搏血氧仪/心率传感器，具有三个可编程大电流LED驱动器，可配置为驱动多达19个LED。在接收器侧，该器件具有单个光学读出通道。它还提供低噪声信号调理模拟前端（AFE），包括<>位模数转换器（ADC）、环境光消除电路和纠察栅栏检测和替换算法。纠察围栏算法在各种照明条件下为设备用户提供一致的精度水平。例如，当一个穿着健身追踪器的慢跑者用分布式光穿过绿树成荫的公园时，算法会检测并抵消环境光的变化，以消除阴影和强光之间的切换可能对心率检测产生的任何影响。

MAX20303可穿戴电源管理IC （PMIC），具有偏心旋转质量（ERM）/线性谐振执行器（LRA）触觉驱动器，具有自动谐振跟踪功能、微静态电流升压和降压稳压器、线性锂离子电池充电器、微静态电流低压差（LDO）稳压器和可选的电量计

Maxim的运动补偿算法，基于PPG信号提取有用数据

MAX-ECG-MONITOR 是一个用于监测临床级心电图和心率的评估和开发平台，提供用于临床应用的湿电极贴片和用于健身应用的胸带。该平台采用MAX30003超低功耗、临床级、集成生物电位模拟前端（AFE），提供ECG波形和心率检测。与目前可用的单点测量工具不同，MAX-ECG-MONITOR提供可用于趋势或预测型应用的连续测量。使用该平台，您可以运行自己的基于健身或医疗心电图的应用程序和算法。作为 Movesense 生态系统的一部分，该平台运行一个开放的 API，因此您可以为不同的基于 ECG 的用例创建独特的设备内应用程序（电池续航时间长），这些用例在静止或高速运动期间显示心率信号。其内置心率检测功能包括中断功能，无需在微控制器上运行心率算法，从而在高速运动环境中以极低的功耗实现强大的 R-R 检测。为了延长电池寿命，该平台在 85.1V 电源电压下工作在 1μW，并具有可配置的中断功能，允许微控制器仅在每次心跳时唤醒，从而降低整体系统功耗。

实现更健康的世界

可穿戴健康和健身应用有可能以前所未有的方式增强幸福感。通过让设备用户和医疗保健专业人员访问有见地的数据，这些技术可以帮助我们更加积极主动，采取预防措施，并对危险信号做出更迅速的反应。MAX-HEALTH-BAND和MAX-ECG-MONITOR等平台只是Maxim为打造更健康世界所做的整体努力的一部分。

审核编辑：郭婷