無論您是在周末長跑還是參加休閑或專業級運動，您都可能對跟蹤您的進步和表現的準確方法感興趣。可穿戴設備提供了一個解決方案。

根據分析公司 MarketsandMarkets 的研究，到 2024 年，運動技術市場預計將達到 311 億美元，而可穿戴設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備不斷收集數據并以方便舒適的形式出現，例如腕帶、衣服、胸帶、腰帶和珠寶。當使用復雜的算法分析這些數據時，佩戴者可以獲得有關運動表現和整體健康的寶貴見解。

更聰明地了解您的健身計劃

可穿戴設備可以跟蹤心率、血氧水平、壓力水平、體溫和睡眠質量等關鍵參數。然后，用戶可以將這些見解應用于更高效的鍛煉、更好的慢性病管理、更積極的預防保健以及更個性化的醫療保健模式。特別是對于運動員來說，這些設備和軟件工具可以幫助評估運動員的安全、預防鍛煉傷害以及身體狀況和表現。例如，基于射頻技術的跟蹤系統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。底層技術在實現這些特性中起著關鍵作用。

生物傳感器發現了健康洞察力的寶庫

持續的心率監測提供了每一次心跳的數據，這些數據是心率變異性的指標，它可以告訴我們很多關于身體的信息：

它對運動的反應如何

從活動中恢復的情況如何

健身水平和任何相關的改進

跟蹤目標的情況如何

活動期間的剩余能量

提供此類數據需要光學和機械設計專業知識、低功耗電氣設計專業知識和算法能力。至于組件，理想情況下它們應該是精確的、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測解決方案的功效做出了重要貢獻。傳感器現在可以準確監測光電容積脈搏波 （PPG）、體溫和其他生命體征。現在甚至有用于可穿戴設備的生物傳感器模塊集成了多個參數，例如同步 PPG 與心電圖 （ECG） 監測。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 傳感器還可產生可靠的心率變異性數據。然而，PPG 監測尤其具有挑戰性，因為它受到環境光、不同皮膚狀況和顏色的影響，

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

開發平臺加速您的可穿戴設計周期

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

MAX86140超低功耗光學脈搏血氧儀/心率傳感器（圖 3），具有低噪聲信號調理模擬前端 （AFE），包括 19 位模數轉換器 （ADC ）、環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質量 （ERM）/線性諧振執行器 （LRA） 觸覺驅動器、微靜態電流升壓和降壓穩壓器、線性鋰電池離子電池充電器、微靜態電流低壓差 （LDO） 穩壓器和可選電量計

圖 3. MAX20303 框圖

Maxim 的運動補償算法，基于 PPG 信號提取數據

MAX-ECG-MONITOR提供用于監測臨床級心電圖和心率的評估和開發平臺。它可用于臨床應用的濕電極貼片，以及用于健身應用的胸帶。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。它的連續測量對于趨勢或預測類型的應用非常有用。由于該平臺的內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境中以極低的功耗進行穩健的 RR 檢測。該平臺通過幾個關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，以降低整體系統功耗。

總之，通過可穿戴設備提供準確的數據需要精確、節能和小型的基礎技術。IC 供應商正在為設計人員提供資源，以創建智能手表、胸帶、服裝和其他可提供持續、實時的健康和健身洞察力以塑造其性能的可穿戴設備。

審核編輯：郭婷