可穿戴电子设备可监控生命体征、活动水平等

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1、可穿戴电子设备可监控生命体征、活动水平等健康监护正在走向可穿戴设备作者：Jan-HeinBroeders当我还是个小男孩的时候，妈妈总是不停地叮嘱我要带够零钱，专业的诊断系统便是基于此原理，测量时胸部和四肢最多可连接以防在遇到紧急情况时需要打电话。二十年后，移动电话使我们10个电极。ECG可提供一次心跳不同分量（P波、QRS波和T波）能够随时随地拨打电话。又经过20年的创新后，语音通话已不再的相关详细信息。是手机这款智能设备的主要功能，它不仅可以拍摄美丽的照片、单导联ECG在体育界的应用越来越普遍，其使用

2、双电极胸带来测播放音频和视频流文件，而且还提供各种各样的服务——现在还量心脏活动。虽然可检测到各种ECG波形，但大多数系统只测量逐渐成为我们的私人教练。配备传感器或者连接到穿戴式传感器心率。这些胸带穿戴起来并不舒服，因此，体育和保健行业正在后，这些设备可用来监控日常活动和个人健康状况。在不断增强寻找替代方案，例如将电极集成到运动衫上。AD8232单导联心率的健康意识推动下，人们开始关注测量生命体征参数——如心率、监护仪前端（如图1所示）就是专为此类低功耗可穿戴应用而开体温、血氧饱和度、血压、活动水平（运动

3、量）和脂肪燃烧量——发的。该器件内置增益为100V/V的仪表放大器和一个高通滤波以及追踪这些参数的日常变化趋势。器，能阻止皮肤上电极的半电池电位产生的失调电压。输出缓冲现在，装有多个传感器的通用传感器前端可监控这些参数。最大器和低通滤波器则可抑制肌肉活动产生的高频分量（EMG信号）。的挑战是最大程度地缩小尺寸并延长电池使用寿命。本文讨论面此低功耗前端功耗为170μA，可与16位片上计量仪ADuCM350向迅猛增长的可穿戴电子产品市场的解决方案。配合使用，进行高性能、单导联ECG测量。最重要的生命体征信号测

4、量心率的新方法没了心跳，我们就会有大麻烦，因此，脉搏或心率至今仍是我们心率测量的新趋势是光电容积图(PPG)，这是一种无需测量生物电需监控的最重要的参数。除了每分钟心跳次数以外，我们还想检信号就能获得心脏功能信息的光学技术。PPG主要用于测量血氧查心脏行为与活动量的关系。心律也非常重要，因为快速变化的饱和度(SpO2)，但也可不进行生物电信号测量就提供心脏功能信心率是心脏疾病的征兆。息。借助PPG技术，心率监护仪可集成到手表或护腕等可穿戴设备上。由于生理电势法的信号电平极其微弱，所以无法做到这心率和心脏活

5、动监护通常是使用心电图(ECG)测量生理电信号来一点。实现。连接到身体上的电极可测量心脏组织中心电的信号的活动。图1.AD8232单导联ECG前端。模拟对话，48-12，2014年12月analog.com/analogdialogue1图2.ADPD142光学模块。在光学系统中，光从皮肤表面投射出来。再由光电传感器测量红会增加系统处理器的任何开销。细胞吸收的光量。随着心脏跳动，不断变化的血容量使接收到的ADPD142提供两种版本：ADPD142RG集成红光LED和绿光光量分散开来。在手指或耳垂上进行测量

6、时，由于这些部位有相LED，用于支持光学心率监护；ADPD142RI集成红光LED和红当多的动脉血，使用红光或红外光源可获得最佳精度。不过，手外LED，用于进行血氧饱和度(SpO2)测量。腕表层很少有动脉存在，腕部穿戴式设备必须通过皮肤表层下面的静脉和毛细血管来检测脉动分量，因此绿光效果会更好。运动的影响ADPD142光学模块（如图2所示）具备完整的光度测量前端，并运动也会干扰光学系统。当光学心率监护仪用于睡眠研究时，这集成光电传感器、电流源和LED。该器件专为测量反射光而设计，可能不是问题，但如果在锻炼

7、期间穿戴，运动腕表和护腕将很难可用来实现PPG测量。所有元件都封装在一个小小的模块上。消除运动伪像。光学传感器（LED和光电检测器）和皮肤之间的相对运动会降低光信号的灵敏度。此外，运动的频率分量也可能使用光学VSM所面临的挑战会被视为心率测量，因此，必须测量该运动并进行补偿。设备与利用腕部穿戴式设备测量PPG面临的主要挑战来自环境光和运动人体相贴越紧密，这种影响就越小，但采用机械方式消除这种影产生的干扰。阳光产生的直流误差相对而言比较容易消除，但日响几乎是不可能的。光灯和节能灯发出的光线都带有可引起交流误

8、差的频率分量。模我们可使用多种方法来测量运动。其中一种是光学方法，即使用拟前端使用两种结构来抑制DC至100kHz的干扰信号。模拟信多个LED波长。共模信号表示运动，而差分信号用来检测心率。号经过调理后，14位逐次逼近型数模转换器(ADC)将信号数字化，不过，最好是使用真正的运动传感器。该传感器不仅可准确测量2再通过IC接口发送到微处理器进行最终后处理。应用于可穿戴设备的运动，而且还可用于提供其他功能，例如跟同步发送路径与光接