在高強(qiáng)度訓(xùn)練期間嘗試準(zhǔn)確測(cè)量和記錄ECG信號(hào)時(shí)遇到的挑戰(zhàn)

近年來(lái)，可穿戴設(shè)備激增，幾乎到了無(wú)處不在的地步。然而，認(rèn)真的健康和健身愛(ài)好者，尋求改善身體表現(xiàn)，不斷尋找新的方法來(lái)測(cè)量和了解他們的身體在極端脅迫下的功能。其中一種測(cè)量，心電圖（ECG），有可能提供這種類(lèi)型的洞察力。在這個(gè)設(shè)計(jì)解決方案中，我們回顧了在高強(qiáng)度訓(xùn)練期間嘗試準(zhǔn)確測(cè)量和記錄ECG信號(hào)時(shí)遇到的挑戰(zhàn)，以及它們對(duì)設(shè)計(jì)的限制。

介紹

當(dāng)你讀到這篇文章時(shí)，你可能就是許多人中的一員。 佩戴健康或健身監(jiān)測(cè)器。可穿戴設(shè)備， 無(wú)論是戴在手腕上還是胸前，都增殖在 近年來(lái)幾乎到了無(wú)處不在的地步?？纱┐髟O(shè)備報(bào)價(jià) 許多特征（卡路里計(jì)數(shù)、心率、計(jì)步等） 變得大致同質(zhì)，同樣模糊 可用于執(zhí)行自定義的軟件應(yīng)用程序范圍 分析和解釋。

然而，認(rèn)真的健康和健身愛(ài)好者，尋求 提高身體機(jī)能，一直在尋找 測(cè)量和了解他們身體功能的新方法 在極端脅迫下。一個(gè)這樣的測(cè)量， 心電圖（ECG），有可能提供這種類(lèi)型的 洞察力。在此設(shè)計(jì)解決方案中，我們回顧了面臨的挑戰(zhàn) 嘗試準(zhǔn)確測(cè)量時(shí)遇到 在高強(qiáng)度訓(xùn)練期間記錄心電圖信號(hào)，以及限制 他們強(qiáng)加于設(shè)計(jì)。然后，我們介紹一種新型的胸戴式 設(shè)備，不僅可以準(zhǔn)確測(cè)量心電圖，還可以 為高端快速開(kāi)發(fā)提供硬件平臺(tái) 健康和健身產(chǎn)品和應(yīng)用程序。

測(cè)量心電圖

生物電勢(shì)測(cè)量需要放置兩個(gè)或更多 電極與患者身體皮膚接觸，以檢測(cè)微小的電信號(hào) 由心產(chǎn)生。信號(hào) 然后被調(diào)節(jié)并發(fā)送到微處理器進(jìn)行存儲(chǔ)， 計(jì)算和/或顯示。兩個(gè)重要的心臟參數(shù) 可以使用此技術(shù)記錄的包括心電圖 和 R-R 間隔。心電圖（ECG或EKG）是 測(cè)量和圖形表示，關(guān)于 時(shí)間，與心肌相關(guān)的電信號(hào)。 R-R 區(qū)間是峰值幅度之間的時(shí)間 心臟的周期性電信號(hào)，也稱(chēng)為R峰（圖 2).

圖2.典型心電圖波形中的 R-R 間期。

醫(yī)療保健使用心電波和 R-R 間期 專(zhuān)業(yè)人士解讀整體心臟健康 被觀察者。因此，有能力 持續(xù)測(cè)量并記錄此信息，以備后用 由臨床醫(yī)生分析，為兩者提供潛在的益處 患者和高性能運(yùn)動(dòng)員。

健身可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

希望測(cè)量和記錄的可穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)人員 心電波和 R-R 間期面臨幾個(gè)相互沖突的問(wèn)題 挑戰(zhàn)。雖然他們的設(shè)備必須能夠準(zhǔn)確 記錄、存儲(chǔ)和處理所需的測(cè)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(shè)備的便攜性和舒適性，一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)目標(biāo)是 將電極數(shù)量減少到最低限度，理想情況下不再 比兩個(gè)。這成為心電圖測(cè)量的主要挑戰(zhàn) 通常需要幾對(duì)通道（因?yàn)槿魏?曾經(jīng)在醫(yī)院做過(guò)心電圖測(cè)量會(huì)知道）。

此外，由于便攜式設(shè)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(shí)間間隔或 更換。設(shè)備還應(yīng)該能夠檢測(cè)是否 電極已脫落，這可能會(huì)發(fā)生 在劇烈活動(dòng)期間，可能導(dǎo)致虛假 測(cè)量。

顯然，擁有大量資源的硬件開(kāi)發(fā)人員 他們的處置在成功方面具有優(yōu)勢(shì) 克服這些挑戰(zhàn)。即便如此，產(chǎn)品 開(kāi)發(fā)周期仍然可以在幾個(gè)月到幾年左右。 同樣，想要開(kāi)發(fā)心電圖數(shù)據(jù)的軟件開(kāi)發(fā)人員 處理應(yīng)用程序和算法受到以下事實(shí)的限制 很少有“現(xiàn)成”的可穿戴ECG解決方案 可用，并且這些不提供對(duì)原始、采樣的訪(fǎng)問(wèn) 分析所需的示例數(shù)據(jù)。

“白盒”產(chǎn)品

可穿戴健康和健身產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商希望 包括心電圖功能現(xiàn)在有一個(gè)替代選項(xiàng)在 形成功能齊全的評(píng)估和開(kāi)發(fā)平臺(tái) 。這是一個(gè)完整的可穿戴心電監(jiān)護(hù)儀，基于。 超低功耗、臨床級(jí)生物電勢(shì)模擬前端（MAX30003）。

只需要兩個(gè)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(gè)粘性貼片?？刂圃O(shè)備需要配對(duì) 它與智能移動(dòng)設(shè)備（例如，智能手機(jī)、平板電腦或 智能手表）使用無(wú)線(xiàn)藍(lán)牙連接。一次 配對(duì)后，移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用用于開(kāi)始監(jiān)控 并記錄心電圖信號(hào)。板載記憶功能 意味著即使與控制智能設(shè)備的連接丟失，它也可以繼續(xù)測(cè)量和記錄。 此功能，再加上防水的事實(shí)，意味著 它可以在游泳時(shí)使用。除了心電圖信號(hào)， 該設(shè)備還可以測(cè)量心率、R-R 間隔和卡路里 消耗，同時(shí)還能夠檢測(cè)電極是否具有 變得超脫。最長(zhǎng)錄制時(shí)間取決于 記錄的活動(dòng)強(qiáng)度。然而，由于其低 當(dāng)前消耗，通常記錄 3.5 小時(shí)的活動(dòng) 平均心率為 120bpm。?

開(kāi)發(fā)平臺(tái)

適用于希望創(chuàng)建自定義的云應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員 應(yīng)用和算法，開(kāi)放應(yīng)用程序 接口 （API） 用于開(kāi)發(fā)獨(dú)特的設(shè)備內(nèi)應(yīng)用 心臟靜止時(shí)的各種基于心電圖的用例或 運(yùn)動(dòng)開(kāi)始后。額外的板載傳感器輸入 可用，例如加速度計(jì)、陀螺儀和 磁力計(jì)，用于增加定制。

“白盒”許可協(xié)議適用于公司 想要將該產(chǎn)品納入自己的產(chǎn)品線(xiàn)的人， 可能節(jié)省數(shù)月的開(kāi)發(fā)時(shí)間。特別 這種安排可能會(huì)引起高端運(yùn)動(dòng)服裝的興趣 以及希望集成心電圖的設(shè)備制造商 監(jiān)控，無(wú)需投入額外資源進(jìn)行開(kāi)發(fā) 技術(shù)本身。

總結(jié)

當(dāng)今認(rèn)真的健身愛(ài)好者和高性能 運(yùn)動(dòng)員需要能夠測(cè)量和 在高強(qiáng)度訓(xùn)練期間記錄心電圖和 R-R 信息 會(huì)話(huà)。我們提出了一種新型的封閉引用 設(shè)計(jì)不僅使用 單對(duì)電極，還能提供原始數(shù)據(jù) 開(kāi)發(fā)自定義算法所必需的。除了 健康和健身應(yīng)用，適用于設(shè)備 提供遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)控。

審核編輯：郭婷