(二)、软硬件全开源智能手表，可全面高精度采集生命体征数据，进行健康检测。(HealthyPi Move)

本文主要是介绍(二)、软硬件全开源智能手表，可全面高精度采集生命体征数据，进行健康检测。(HealthyPi Move)，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

HealthyPi Move是一款开放式硬件设备，可让您高精度地跟踪所有生命体征。它不仅仅是另一款带有心率监测器的智能手表，它还是手腕上的完整生命体征监测和记录设备，可以测量心电图(ECG)、光电容积脉搏波 (PPG)、SpO₂、血压(基于手指)、EDA/GSR、心率变异性(HRV)、呼吸频率，甚至体温。

 01、特性与规格

• 微控制器：Nordic nRF5340 双核 ARM M33

• 传感器

  • MAX30001 ECG 和生物阻抗前端

  • MAX30101 光学PPG传感器

  • MAX32664 传感器

  • MAXM86146腕部PPG传感器前端，带运动补偿功能

  • LSM6DSO 6-DoF IMU

  • MAX30205体温传感器

• 内存：用于数据存储的 128 MB NOR QSPI 闪存

• 显示屏：1.28英寸TFT显示屏，带电容式触摸屏

• 接口

  • 蓝牙低功耗 (BLE 5.2)

  • USB Type-C，用于数据传输、充电、JTAG和UART

  • 2 个用于用户输入的侧面按钮

• 电源管理：Nordic nPM1300 单芯片 PMIC

  • 集成 800 mA 电池充电器，支持 USB Type-C 供电

  • 2 个集成可编程降压转换器，可实现高效的电源管理

  • 用于电池监控的集成电量计

  • 用于选择性电源管理的集成负载开关

  • 200 mAh 锂聚合物电池

  • USB Type-C 充电端口

• 板载实时时钟，带超级电容器备份

• 监控参数

  • 心电图

  • 心率(来自心电图或 PPG 手腕或手指传感器)

  • 心率变异性(HRV)(来自 ECG 或 PPG 手腕或手指传感器）

  • PPG(来自手腕或/和手指 PPG 传感器）

  • SpO₂(来自手腕或手指 PPG 传感器）

  • 血压(仅来自手指 PPG 传感器)

  • EDA/GSR

  • 呼吸率(ECG 得出)

  • 温度

  • 活动级别和步数

  • 能量消耗(燃烧的卡路里)

• 软件

  • 基于 Zephyr RTOS 和 nRF Connect SDK 的固件

  • 用 Flutter 编写的适用于 Android、iOS、macOS、Windows 和 Linux 的配套应用

• 尺寸：直径 43 mm，厚度 16 mm，兼容 22 mm表带

 02、传感器和生物识别信号

HealthyPi Move配备了传感器，可以监控各种生物识别信号。以下是板载关键传感器：

2.1、心电图(ECG)

心电图使用心脏的电活动来指示心脏健康状况。HealthyPi Move包含一个单导联心电图，设备背面有一组电极，可以触摸一只手腕的皮肤，而设备顶部有另一个电极，你可以用另一只手的手指触摸HealthyPi Move ECG 侧电极，从而形成Lead-II型心电图配置。

ECG 数据由板载SoC处理，可以在显示屏上实时可视化，也可以通过蓝牙(BLE) 发送到智能手机或计算机。心率和HRV也是根据心电图数据实时计算得出的。呼吸率也是使用 EDR 方法间接从心电图得出的。

从心电图数据得出的参数包括：

• 心率

• 心率变异性(HRV)

• 呼吸频率

• 可以得出QT 间期、QRS 持续时间等

2.2、光电容积胸腺造影(PPG)

HealthyPi Move在不同位置配备了两个PPG传感器，这是这种外形尺寸的可穿戴设备的第一次。基于手腕的 PPG 位于设备下方，用于日常心率和 SpO₂ 监测。基于手指的 PPG 是可选的，可插入设备的 USB Type-C 端口。它可用于更准确的 SpO₂ 监测，这在低灌注条件下特别有用，也可用于血压趋势监测。下面是HealthyPi Move手腕和手指传感器的图片。这里展示的手指传感器是一个带有表带的原型，但最终版本将集成到一个小型、灵活的指环中，该指环通过柔性电缆连接到主板。

HealthyPi Move可以使用手腕传感器或手指传感器，甚至可以同时运行两者。这种双位置 PPG 配置开辟了一系列有趣的新应用，从日常健身跟踪到血压趋势和脉搏传输时间 (PTT)测量，所有这些都使用同一设备。

HealthyPi Move有两个MAX32664传感器，一个用于手腕传感器，一个用于手指传感器。它们带有医疗级 PPG 算法库，除了输出原始数据外，还可用于计算 HR、SpO₂ 和 BPT 值。手腕传感器有四个 LED(两个绿色、一个红色和一个红外线)和两个光电二极管，用于可靠的 PPG 数据采集。手指传感器有一个带有红色和红外 LED 的MAX30101传感器模块和一个光电二极管。

血压趋势(BPT)是使用从手指传感器获取的 PPG 数据实时计算的。集成在指环中的微型传感器板具有MAX30101集成的光学传感器模块，而HealthyPi Move传感器板具有板载MAX32664D生物识别传感器集线器，该传感器集线器提供了一个PPG算法库，可用于计算SpO₂和BPT值。几项研究表明，根据 PPG 数据计算的 BPT 值与使用传统的袖带式血压监测仪获得的值相当。

从 PPG 数据派生的参数包括：

• 血氧水平(SpO₂)

• 血压趋势 (BPT) - 需要手指传感器

• 心率

• 心率变异性(HRV)

• 脉冲传输时间(PTT)、睡眠模式等

2.3、皮肤电反应（EDA/GSR）

EDA / GSR 提供皮肤电导率的测量，该电导率随其湿度水平而变化。这是精神状态变化的良好指标，可用于监测压力水平和情绪反应。HealthyPi Move的背面有两个电极，可以触摸手腕的皮肤并测量皮肤的电导率，这与EDA / GSR活动有关。GSR/EDA数据可以被记录或显示在显示屏上。

从 EDA/GSR 数据得出的参数包括：

• 压力水平(有待开发)

• 对刺激的情绪反应(尚未开发)

• 其他参数 - 如皮肤电导率、身体成分等 - 可以使用您自己的算法得出

2.4、体温和活动水平

手表集成体温传感器，并且背面带有感应垫。同时有 6 轴加速度计和陀螺仪的惯性测量单元 (IMU)，用于监控您的活动水平。IMU 可用于监控身体活动、睡眠模式和其他需要运动感应的参数。

03、外壳

HealthyPi Move外壳的设计简单、纤薄、易用且尽可能轻便，同时仍然足够坚固以容纳必要的传感器和电子设备。

3.1、SLA 3D打印版本

当前版本(如上面的各种图片所示)是我们一直在用于原型设计和测试的SLA 3D打印版本。外壳的最终版本将是注塑成型的，并由生物相容性ABS型材料制成。外壳的设计使得整个 PCB 和电池组件可以从背面一次性插入并用螺丝固定。外壳将包括一个表带连接机构，可容纳任何标准的 22 毫米表带。

3.2、CNC金属外壳

金属版本的外壳，该外壳将更加耐用和时尚。这种合金外壳将由生物相容性材料制成。

这两种外壳设计都是在 Autodesk Fusion 360 软件上开发的。

原文地址：

软硬件全开源智能手表，可全面高精度采集生命体征数据，进行健康检测。(HealthyPi Move)

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