無論您是在周末長跑還是參加休閑或?qū)I(yè)級運動，您都可能對跟蹤您的進步和表現(xiàn)的準確方法感興趣?？纱┐髟O(shè)備提供了一個解決方案。

根據(jù)分析公司 MarketsandMarkets 的研究，到 2024 年，運動技術(shù)市場預(yù)計將達到 311 億美元，而可穿戴設(shè)備是最大和增長最快的細分市場。難怪配備生物傳感器的可穿戴設(shè)備不斷收集數(shù)據(jù)并以方便舒適的形式出現(xiàn)，例如腕帶、衣服、胸帶、腰帶和珠寶。當使用復(fù)雜的算法分析這些數(shù)據(jù)時，佩戴者可以獲得有關(guān)運動表現(xiàn)和整體健康的寶貴見解。

更聰明地了解您的健身計劃

可穿戴設(shè)備可以跟蹤心率、血氧水平、壓力水平、體溫和睡眠質(zhì)量等關(guān)鍵參數(shù)。然后，用戶可以將這些見解應(yīng)用于更高效的鍛煉、更好的慢性病管理、更積極的預(yù)防保健以及更個性化的醫(yī)療保健模式。特別是對于運動員來說，這些設(shè)備和軟件工具可以幫助評估運動員的安全、預(yù)防鍛煉傷害以及身體狀況和表現(xiàn)。例如，基于射頻技術(shù)的跟蹤系統(tǒng)可以跟蹤籃球運動員的加速、跳躍和其他動作。

有效的可穿戴運動技術(shù)必須高度準確、提供有用的測量值、在充電之間長時間運行、舒適且不引人注目。底層技術(shù)在實現(xiàn)這些特性中起著關(guān)鍵作用。

生物傳感器發(fā)現(xiàn)了健康洞察力的寶庫

持續(xù)的心率監(jiān)測提供了每一次心跳的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是心率變異性的指標，它可以告訴我們很多關(guān)于身體的信息：

它對運動的反應(yīng)如何

從活動中恢復(fù)的情況如何

健身水平和任何相關(guān)的改進

跟蹤目標的情況如何

活動期間的剩余能量

提供此類數(shù)據(jù)需要光學和機械設(shè)計專業(yè)知識、低功耗電氣設(shè)計專業(yè)知識和算法能力。至于組件，理想情況下它們應(yīng)該是精確的、小型的并且消耗很少的功率。

光學傳感器的進步為可穿戴健康和健身監(jiān)測解決方案的功效做出了重要貢獻。傳感器現(xiàn)在可以準確監(jiān)測光電容積脈搏波 （PPG）、體溫和其他生命體征。現(xiàn)在甚至有用于可穿戴設(shè)備的生物傳感器模塊集成了多個參數(shù)，例如同步 PPG 與心電圖 （ECG） 監(jiān)測。PPG 使用光來詢問組織，提供在心動周期期間組織中血液體積變化的光學測量。另一方面，心電圖使用電極來測量心臟中的電信號。兩者都可用于提供心率測量，而 ECG 傳感器還可產(chǎn)生可靠的心率變異性數(shù)據(jù)。然而，PPG 監(jiān)測尤其具有挑戰(zhàn)性，因為它受到環(huán)境光、不同皮膚狀況和顏色的影響，

將光學傳感技術(shù)集成到可穿戴設(shè)備中的挑戰(zhàn)因終端設(shè)備而異。例如，從智能手表獲得準確的測量結(jié)果將比在入耳式監(jiān)聽器中更難。手腕是一個血液灌注低、運動量大的區(qū)域，會產(chǎn)生影響讀數(shù)的噪音。耳朵具有更高的血液灌注，因此可以產(chǎn)生更精確的測量結(jié)果。

開發(fā)平臺加速您的可穿戴設(shè)計周期

半導(dǎo)體解決方案的進步解決了可穿戴設(shè)計的準確性、功率效率和尺寸挑戰(zhàn)。例如，Maxim 長期以來一直專注于開發(fā)能夠提供洞察力以實現(xiàn)更健康世界的產(chǎn)品。例如，MAX-HEALTH-BAND是一個評估和開發(fā)平臺，可傳輸來自傳感器的原始數(shù)據(jù)或處理原始數(shù)據(jù)以輸出心率、心率變異性、活動分類、卡路里消耗和步數(shù)信息。該平臺可縮短長達六個月的開發(fā)時間，包括：

MAX86140超低功耗光學脈搏血氧儀/心率傳感器（圖 3），具有低噪聲信號調(diào)理模擬前端 （AFE），包括 19 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC ）、環(huán)境光消除電路和柵欄檢測和替換算法。柵欄算法可在陰影和強光等不同光照條件下始終如一地準確檢測心率。

圖 2. MAX86140 框圖

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

圖 3. MAX20303 框圖

Maxim 的運動補償算法，基于 PPG 信號提取數(shù)據(jù)

MAX-ECG-MONITOR提供用于監(jiān)測臨床級心電圖和心率的評估和開發(fā)平臺。它可用于臨床應(yīng)用的濕電極貼片，以及用于健身應(yīng)用的胸帶。該平臺包括MAX30003超低功耗、臨床級、集成生物電勢 AFE，可提供 ECG 波形和心率檢測。它的連續(xù)測量對于趨勢或預(yù)測類型的應(yīng)用非常有用。由于該平臺的內(nèi)置心率檢測包括中斷功能，無需在微控制器上運行心率算法，因此它可以在高運動環(huán)境中以極低的功耗進行穩(wěn)健的 RR 檢測。該平臺通過幾個關(guān)鍵特性支持較長的電池壽命：在 1.1V 電源電壓下以 85μW 運行，以及允許微控制器僅在每次心跳時喚醒的可配置中斷，以降低整體系統(tǒng)功耗。

總之，通過可穿戴設(shè)備提供準確的數(shù)據(jù)需要精確、節(jié)能和小型的基礎(chǔ)技術(shù)。IC 供應(yīng)商正在為設(shè)計人員提供資源，以創(chuàng)建智能手表、胸帶、服裝和其他可提供持續(xù)、實時的健康和健身洞察力以塑造其性能的可穿戴設(shè)備。

審核編輯：郭婷