可穿戴

<strong>Jan-Hein Broeders ADI公司</strong>

测量多个参数，读数准确，电池寿命长，—这些对于可穿戴健康设备而言最重要。

自从10年前第一台计步器上市以来，已发生很大变化。最初，测量仅关注计步功能。十年来的研究结果表明，每天走路10000步，即可保持卡路里摄入和消耗平衡。同时，可穿戴设备增加了其他功能和特性，例如测量心率、心率变化、体温和皮肤电导率。可穿戴设备最初是为体育和健康目的而设计，但现在正慢慢进入医疗市场。随着这种转变，我们必须更加依赖测量的准确性和电池的寿命的长短。一块电池能够维持设备运转的时间越长，越容易为用户所用。

本文介绍一款新一代可穿戴设备产品，包括如何提高您的系统可靠性和能效的技巧和提示。

<strong>用于心率测量的PPG</strong>

Matrix智能手表由体热供电，无需充电。了解LTC3108（集成式DC/DC转换器）和ADXL362（MEMS加速度计）如何通过提供高精度和低功耗融合来实现此项技术。

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<strong>作者：Chris Murphy</strong>

<strong>简介</strong>

加速度计能够测量加速度、倾斜、振动或冲击，因此适用于从可穿戴健身装置到工业平台稳定系统的广泛应用。市场上有成百上千的加速度计器件可供选择，其成本和性能各不相同。本文第一部分讨论设计人员需要知道的关键参数和特性，以及它们与倾斜和稳定应用的关系，从而帮助设计人员选择最合适的加速度计。第二部分将重点关注可穿戴设备、状态监控(CBM)和物联网应用。

最新MEMS电容式加速度计应用于传统上由压电加速度计和其他传感器主导的应用领域。新一代MEMS加速度计可为CBM、结构健康监控(SHM)、资产健康监控(AHM)、生命体征监测(VSM)和物联网无线传感器网络等应用提供解决方案。然而，在有如此多加速度计和如此多应用的情况下，选择合适的加速度计并非易事。尚无行业标准界定加速度计属于何种类别。加速度计的一般分类及相应的应用如表1所示。所示的带宽和g值范围是加速度计用在所列终端应用中的典型值。

<strong>无线传感器节点，可穿戴（健康监控访问）和云连接网关</strong>

超低功耗系统支持的可穿戴设备:

X电压调节
•ADP5301：180 nA I / Q降压稳压器，具有1.6 mm×1.8 mm的监控功能
•ADP165：600 nA I / Q线性稳压器
X锂离子电池充电器
•ADP5061：220 nA I / Q USB符合2 mm×2.5 mm的电源路径
X能量收获
•ADP5090：260 nA I / Q纳米功率增压充电器
X超低功率监控
•ADM8641 / ADM8642：92 nA I / Q电压检测器
•ACMP380：92 nA I / Q电压比较器

可穿戴设备上的高级生物特征识别功能

展示能够同时监测多个健康参数的手表，包括ECG、PPG、运动和EDA测量。

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<strong>测量范围：</strong>

传感器输出信号规格支持的加速度水平，通常用±g表示。 这是器件能够测量并通过输出精确表示的最大加速度。 例如，±3g加速度计的输出与高达±3g的加速度成线性关系。 若加速到4g，则输出可能无效。 注意，极限值由绝对最大加速度规定，而不是由测量范围规定。 4g加速度不会使±3g加速度计失效。

<strong>加速度计灵敏度：</strong>

加速度（输入）变化与输出信号变化之比。 它定义加速度与输出之间的理想直线关系（图1中的灰线）。 灵敏度用特定电源电压来规定，对于模拟输出加速度计，单位通常是mV/g；对于数字加速度计，单位通常是LSB/g或mg/LSB。 它通常表示为一个范围（最小值、典型值、最大值），或表示为一个典型值加上偏差百分比(%)。 对于模拟输出传感器，灵敏度与电源电压成比例关系。例如，电源加倍，则灵敏度加倍。

温度引起的灵敏度变化一般用每°C的百分比(%)变化来表示。 温度效应由机械应力和电路温度系数共同造成。

<strong>Jan-Hein Broeders</strong>

<strong>健康监护正在走向可穿戴设备</strong>

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，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、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、体温、血氧饱和度、血压、活动水平（运动量）和脂肪燃烧量——以及追踪这些参数的日常变化趋势。

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。本文讨论面向迅猛增长的可穿戴电子产品市场的解决方案。

<strong>最重要的生命体征信号</strong>

用于生命体征监测 (VSM) 的可穿戴设备正在推动医疗行业的变革，使我们能够随时随地监测我们的生命体征和活动。通过测量人体阻抗，可以获得某些关键参数的最相关信息。

为了确保有效性，可穿戴设备必须小巧紧凑、成本便宜且功耗较低。此外，测量生物阻抗还带来了使用干式电极和安全要求方面的挑战。本文针对这些问题提供了一些解决方案。

<strong>电极半电池电位 </strong>

电极是使电子电路与非金属物体（如人类皮肤）接触的电气传感器。这种相互作用会产生电压，称为半电池电位，从而降低 ADC 的动态范围。半电池电位随电极材料而变化，如表 1 所示。

表 1. 常见材料的半电池电位

Jose Carlos Conchell

<strong>简介</strong>

用于生命体征监测 (VSM) 的可穿戴设备正在推动医疗行业的变革，使我们能够随时随地监测我们的生命体征和活动。通过测量人体阻抗，可以获得某些关键参数的最相关信息。

为了确保有效性，可穿戴设备必须小巧紧凑、成本便宜且功耗较低。此外，测量生物阻抗还带来了使用干式电极和安全要求方面的挑战。本文针对这些问题提供了一些解决方案。

<strong>电极半电池电位 </strong>

电极是使电子电路与非金属物体（如人类皮肤）接触的电气传感器。这种相互作用会产生电压，称为半电池电位，从而降低 ADC 的动态范围。半电池电位随电极材料而变化，如表 1 所示。

表 1. 常见材料的半电池电位

本视频展示一个可穿戴技术平台，它解决了三个主要设计挑战：精度、电池续航时间和无线网络安全性。

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