【導讀】人口正在老化，越來越多的人需要健康支持，這給醫療保健整體支出帶來巨大影響。有鑒于此，政府部門和健康保險企業愈來愈強調預防、健康意識和生活方式。一般而言，這不只是關于實行更多或更好的營養攝入計劃，而是更關注監測某些重要身體參數。正因如此，從事智能和健康手表業務的公司近年來營收明顯增長。
買一塊健康手表并監測身體參數，并不意味著您生活得更健康。健康生活的秘訣在于通過長期監測某些身體參數來更熟悉這些數值并加以利用，進而調整自己每天的生活以變得更為健康。這個過程可幫助您了解身體如何工作，以及如何降低長期健康成本。
本文圍繞ADI公司的可穿戴VSM平臺而撰寫，該平臺如圖1所示。ADI公司不是最終產品制造商。此平臺旨在提供一個參考，幫助電子設計人員和系統架構師加快開發過程，為專業和醫療市場設計出更新、更智能、更精確的可穿戴設備。
圖1. ADI公司最新第二代可穿戴VSM平臺
01 測量什么、如何測量及在哪里測量
根據身體位置，我們不僅要選擇哪些參數可以測量，還要選擇使用何種技術。對于心率測量，生物電位測量是最古老的技術之一。其信號很強，利用兩個或更多電極便可從身體中輕松獲取。針對此方法，將電路集成在胸帶或耳機中再好不過。然而，在腕部等單一點處測量生物電位信號幾乎不可能。必須在產生電信號的心臟周圍測量。針對單點測量，光技術更合適。將光線射入組織中，捕捉并測量動脈中血流對光線的反射信號。從接收到的光信號可獲知逐搏心跳信息。該技術看似相當直截了當，但事實上存在多項挑戰和影響因素會使設計變得困難，比如運動和環境光線。
ADI公司第二代可穿戴設備參考平臺集成了上述大部分技術。該設備設計戴在手腕上，但您也可以去除軟帶，將設備貼在身體上，用作智能貼片。該設備包含支持生物電位測量、光學心率測量、生物阻抗測量、運動跟蹤、溫度測量的技術，它們全都集成在一個微型電池供電設備中。
03 單一測量不能說明任何問題
該光學系統圍繞光學模擬前端ADPD107而構建。它利用綠光LED測量PPG和心率，并集成紅外LED以檢測設備是否貼附到人體上。兩個AD8233模擬前端支持生物電位ECG測量。一個前端連接到設備中嵌入的電極。一個電極位于設備背面，接觸身體的一肢；第二個電極位于設備正面，可被另一肢（手）接觸以形成閉合回路。第二個模擬前端可以用來配合外部電極測量ECG。用戶可以像智能貼片一樣穿戴該設備，并將外部電極直接連到胸部。設備背面的電極有雙重功能。除ECG測量外，其還可用于皮膚電活動(EDA)測量。EDA或皮膚電反應(GSR)與皮膚電導率有關，而內部或外部刺激引起的情緒變化會改變皮膚電導率。第二代手表能夠檢測這種微小的電導率變化。電路基于此測量原理而構建，包括發射和接收信號鏈，完全采用分立器件。其精度非常高，而功耗極小。最后同樣重要的是，它還集成了用于測量皮膚溫度的溫度傳感器和一個3軸超低功耗MEMS傳感器(ADXL362)。MEMS傳感器能跟蹤運動，所以可用于繪制運動曲線，同時還能補償其他測量中運動引起的偽像。運動無論何時都是一個重要參數，包括心率、SPO2和呼吸速率在內的多個重要參數十分依賴于活動，所以必須測量身體運動。當您慢跑時，140 bpm的心率沒問題，但如果您是坐在沙發上休息而測得140 bpm的心率，那么您可能需要擔心了。通過合并不同傳感器信號，還可以支持新型應用。
設備中集成了超低功耗ADuCM3029 以收集傳感器數據并運行算法。圖2展示了傳感器板上集成的器件。
圖2. 傳感器板第二代手表平臺
04 壓力和連續血壓
圖3. ECG測量與PPG結合
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