心率数据能够供给有关个人身体状况的十分有价值信息，经过检测心律失常等不规则现象，心率数据可用于从个人健身监测，到医院级患者监测的生命体征等运用。当今的无线和可穿戴技能不只能够经过非侵入性办法搜集杂乱数据，还能够进行实时剖析和显现，并可存储以供日后运用。
这种技能为可穿戴设备拓荒了新的健身和保健消费商场，促进了健身手带和胸带等运动监视器的运用。在医疗范畴，非侵入式心率监测可用于辨认心脏血流削减，评价心脏病发作和血栓构成等危险和问题。甚至在医院的病房中，护理现在也能够运用简略的手握心率监测器和便携式剖析仪对患者进行守时“调查”动脉血氧饱和度、呼吸率和水合水相等目标。
商场关于非侵入式和/或可穿戴设备的需求正在快速增长，而需求搜集数据的杂乱性也在进步，在数据收集、信号调理和处理方面增大了技能应战。关于医疗运用特别如此，数据丈量有必要牢靠、精确且安全。
丈量心率有两种首要办法。第一种是运用光学技能检测血液流过挨近皮肤血管韶光吸收或反射度的改变。光学技能也可用于估量血液中的氧饱和度（脉息血氧饱和度），而面对首要的技能应战是低功耗、环境光按捺和环境噪声消除等。
第二种办法是生物电位丈量，运用电压感测电极来检测心肌安排发生并传递到皮肤的电活动，该数据用于生成心电图（ECG），医学专家广泛运用心电图来确认心脏健康状况。生物阻抗丈量也能够用来确认呼吸速率和相对强度，与该办法相关的要害技能应战包含低功率运转、运动补偿和消除噪声以及其他搅扰。
光脉冲血氧仪
走运的是，关于开发人员来说，现在商场现已能够供给许多用于心率监视器的专用光学数据收集体系。例如，Maxim Integrated的MAX86140经过专门优化，可用于经过手腕、手指、耳朵和其他方位衔接的监视器来丈量光学心率、氧饱和度和肌肉氧饱和度等参数。
光学心率监测一般需求单个光源，但脉息血氧计则需求两个。为了取得极高的精度并增大或许的丈量规模，一般选用多个光源。MAX86140和MAX86141别离供给单个和双光学通道。
在发射器端，可装备三个可编程高电流LED驱动器，以驱动多达6个LED。由于两个器材经过主从形式作业，LED驱动器能够驱动多达12个LED。这些器材的一个要害特性是其强壮的专有环境光消除（ALC）电路，特别适用于在亮堂条件下保证精度。此外，该体系也能够应对光照水平的快速改变。
其他首要功用包含具有19位Σ-Δ型ADC的低噪声信号调理模仿前端（AFE）、电压基准和温度传感器。 ADC输出数据速率能够从8到8192个采样进行编程，这些器材只需很少的外部硬件。128字FIFO能够为数字输出数据供给片上存储，并可衔接到微操控器。
这两款器材均选用1.8V电源供电，具有独立的3.1V至5V LED驱动器电源，可供给多种节能设置。它们具有灵敏的守时和封闭装备以及对各个功用块的操控，能够在最低功率水平下完成优化丈量。在低于128sps的较低采样率下，可选用动态断电形式。当传感器不与皮肤触摸时，挨近形式能够协助下降能量耗费。
光学操控器能够装备用于各种丈量。能够按次序施加脉冲到一个、两个或三个LED驱动器，依据脉息血氧仪的要求进行多个波长的丈量。当LED驱动器一起被脉冲时，能够在腕戴式设备上进行心率丈量。能够调理LED驱动电平以补偿增大的搅扰环境信号等噪声水平。
生物电位ECG丈量
心电图可丈量心率，并可供给详细信号的详细信息，为专业人员进行心脏查看供给更多细节。它还答应在健身运用中进行更牢靠的心率监测，特别是在运用胸带的情况下。与具有相同精度水平的光学传感器比较，生物电位丈量一般需求低许多的功率。但是，ECG信号的处理相同会敏捷耗费电池电量。此外，ECG读数简单遭到运动和其他搅扰源影响。因而，在健身运用中，运动补偿特别重要，而且运动自身也或许是重要的噪声源。
相同，特定的专用器材可用于此类运用。Maxim Integrated的MAX30003为一款用于可穿戴运用的完好生物电位模仿前端（AFE）解决方案，参见图3。该单通道器材具有临床级ECG AFE和高分辨率ADC，可供给15.5位有用分辨率和5μV峰峰值噪声。此外，它还具有ESD维护、EMI滤波、内部引线偏置、DC引线断开检测和软上电排序。高输入阻抗可保证在干发动（dry start）期间输入端的信号有最小衰减。
经过保证AFE具有尽或许高的共模按捺比（CMRR）能够完成运动补偿，并消除运动伪影的搅扰。 MAX30003具有高达115dB的CMRR特性，可选的引线偏置电阻有助于进步CMRR，并可进步输入阻抗。各种低通和高通滤波器选项可用于约束带宽，这关于衰减来自静电和高频信号的噪声十分重要。关于健身运用，单电源高通转角频率（high-pass corner frequency）应设置为5Hz，而关于临床运用，一般可降至0.5Hz或0.05Hz。关于体育运动，共模低通转角频率可设定为34Hz，这是在干发动时约束衣物噪声的最佳水平。
MAX30003在1.1V电源电压下具有85μW的超低功耗，由此可延长电池运用寿命。引线导通检测功用可在待机/深度睡觉形式（70nA）期间运转，32字FIFO可包含多达32个ECG数据转化成果，然后节约主微操控器的处理资源，由于它能够长期坚持睡觉状况，然后能够下降功耗。相同，MCU能够编程不处理潜在的无效数据，用于R-R峰值距离的内置算法可进一步节约功耗，因而MCU仅耗费约1μA的功率，而假如一切这些功用都由主MCU完成则可多耗费50至100倍的功耗。
十分有用的是，Maxim供给了一个规划渠道，可用于开发根据该器材的可穿戴健康或健身产品。 MAXREFDES100健康传感器渠道包含用于单个PCB的一切硬件构建模块，并可供给根据ARM mbed的编程板作为硬件开发套件（HDK）。除MAX30003外，MAX30101还经过光学元件（包含LED和光电探测器）以及具有环境光按捺功用的低噪声电子元件增加了脉息血氧测定功用。别的还有MAX30205临床级温度传感器，引荐的功率模块是MAX14750，能够为MCU、AFE和数字接口供给多路输出。
