近年來，可穿戴設備激增，幾乎到了無處不在的地步。然而，認真的健康和健身愛好者，尋求改善身體表現，不斷尋找新的方法來測量和了解他們的身體在極端脅迫下的功能。其中一種測量，心電圖（ECG），有可能提供這種類型的洞察力。在這個設計解決方案中，我們回顧了在高強度訓練期間嘗試準確測量和記錄ECG信號時遇到的挑戰，以及它們對設計的限制。

介紹

當你讀到這篇文章時，你可能就是許多人中的一員。 佩戴健康或健身監測器。可穿戴設備， 無論是戴在手腕上還是胸前，都增殖在 近年來幾乎到了無處不在的地步。可穿戴設備報價 許多特征（卡路里計數、心率、計步等） 變得大致同質，同樣模糊 可用于執行自定義的軟件應用程序范圍 分析和解釋。

然而，認真的健康和健身愛好者，尋求 提高身體機能，一直在尋找 測量和了解他們身體功能的新方法 在極端脅迫下。一個這樣的測量， 心電圖（ECG），有可能提供這種類型的 洞察力。在此設計解決方案中，我們回顧了面臨的挑戰 嘗試準確測量時遇到 在高強度訓練期間記錄心電圖信號，以及限制 他們強加于設計。然后，我們介紹一種新型的胸戴式 設備，不僅可以準確測量心電圖，還可以 為高端快速開發提供硬件平臺 健康和健身產品和應用程序。

測量心電圖

生物電勢測量需要放置兩個或更多 電極與患者身體皮膚接觸，以檢測微小的電信號 由心產生。信號 然后被調節并發送到微處理器進行存儲， 計算和/或顯示。兩個重要的心臟參數 可以使用此技術記錄的包括心電圖 和 R-R 間隔。心電圖（ECG或EKG）是 測量和圖形表示，關于 時間，與心肌相關的電信號。 R-R 區間是峰值幅度之間的時間 心臟的周期性電信號，也稱為R峰（圖 2).

圖2.典型心電圖波形中的 R-R 間期。

醫療保健使用心電波和 R-R 間期 專業人士解讀整體心臟健康 被觀察者。因此，有能力 持續測量并記錄此信息，以備后用 由臨床醫生分析，為兩者提供潛在的益處 患者和高性能運動員。

健身可穿戴設備的設計挑戰

希望測量和記錄的可穿戴設備設計人員 心電波和 R-R 間期面臨幾個相互沖突的問題 挑戰。雖然他們的設備必須能夠準確 記錄、存儲和處理所需的測量值， 它需要盡可能小，以使其便攜和 舒適而不影響功能。最大化 設備的便攜性和舒適性，一個關鍵的設計目標是 將電極數量減少到最低限度，理想情況下不再 比兩個。這成為心電圖測量的主要挑戰 通常需要幾對通道（因為任何 曾經在醫院做過心電圖測量會知道）。

此外，由于便攜式設備必須由電池供電 有限電荷，它們必須消耗盡可能少的電流 最大化電池充電之間的時間間隔或 更換。設備還應該能夠檢測是否 電極已脫落，這可能會發生 在劇烈活動期間，可能導致虛假 測量。

顯然，擁有大量資源的硬件開發人員 他們的處置在成功方面具有優勢 克服這些挑戰。即便如此，產品 開發周期仍然可以在幾個月到幾年左右。 同樣，想要開發心電圖數據的軟件開發人員 處理應用程序和算法受到以下事實的限制 很少有“現成”的可穿戴ECG解決方案 可用，并且這些不提供對原始、采樣的訪問 分析所需的示例數據。

“白盒”產品

可穿戴健康和健身產品開發商希望 包括心電圖功能現在有一個替代選項在 形成功能齊全的評估和開發平臺 。這是一個完整的可穿戴心電監護儀，基于。 超低功耗、臨床級生物電勢模擬前端（MAX30003）。

只需要兩個電極（單通道），心電圖 顯示器使用帶子固定在佩戴者的胸部或 兩個粘性貼片。控制設備需要配對 它與智能移動設備（例如，智能手機、平板電腦或 智能手表）使用無線藍牙連接。一次 配對后，移動設備應用用于開始監控 并記錄心電圖信號。板載記憶功能 意味著即使與控制智能設備的連接丟失，它也可以繼續測量和記錄。 此功能，再加上防水的事實，意味著 它可以在游泳時使用。除了心電圖信號， 該設備還可以測量心率、R-R 間隔和卡路里 消耗，同時還能夠檢測電極是否具有 變得超脫。最長錄制時間取決于 記錄的活動強度。然而，由于其低 當前消耗，通常記錄 3.5 小時的活動 平均心率為 120bpm。?

開發平臺

適用于希望創建自定義的云應用程序開發人員 應用和算法，開放應用程序 接口 （API） 用于開發獨特的設備內應用 心臟靜止時的各種基于心電圖的用例或 運動開始后。額外的板載傳感器輸入 可用，例如加速度計、陀螺儀和 磁力計，用于增加定制。

“白盒”許可協議適用于公司 想要將該產品納入自己的產品線的人， 可能節省數月的開發時間。特別 這種安排可能會引起高端運動服裝的興趣 以及希望集成心電圖的設備制造商 監控，無需投入額外資源進行開發 技術本身。

總結

當今認真的健身愛好者和高性能 運動員需要能夠測量和 在高強度訓練期間記錄心電圖和 R-R 信息 會話。我們提出了一種新型的封閉引用 設計不僅使用 單對電極，還能提供原始數據 開發自定義算法所必需的。除了 健康和健身應用，適用于設備 提供遠程醫療監控。

審核編輯：郭婷