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發布時間:2022-11-18作者來源:薩科微瀏覽:2049
其中,第十七屆“中國芯”集成電路產業促進大會作為本屆大會的重磅細分活動之一,于當日下午揭曉本屆“中國芯”優秀產品獲獎榜單。芯??萍迹ü善贝a:688595)基于人體成分測量的高精度生物傳感AFE芯片 CS1253,在全國227家優秀企業的334款參賽產品中脫穎而出,榮登“中國芯”優秀技術創新產品榜單。
后文將為您詳細介紹CS1253的技術特征和產品亮點,字數約計2000字,閱讀約需4分鐘。
01
人體成分構成測量方法
為什么需要關注人體成分呢? 我們知道,通常減肥的人會認為減體重就是減肥。其實這是個誤區,因為一樣的體重,卻有不一樣的脂肪含量,其體型區別很大。同時,人體成分還與身體健康息息相關(例如一些慢性病),因此越來越多人會通過持續監測人體成分的變化來指導飲食、運動管理,保持身體的健康狀態。
人體由水分、蛋白質、脂肪和無機鹽組成,其中約70%是水分,阻抗較小,主要存在于血液、肌肉等。脂肪導電性差,呈現為高阻抗,單位體積中脂肪含量越高阻抗越大。因此,人體成分分析可根據人體阻抗的大小,測量和推斷人體脂肪和水分的含量。
人體成分分析有MRI (核磁共振成像)測量、DEXA (雙能X線吸收測量)、水中密度測量、BIA (生物電阻抗測量)等多種方法。綜合比較起來,生物電阻抗法是在成本,易用性以及準確度方面綜合表現比較均衡的方法。
02
生物電阻抗法(BIA)測量原理
生物電阻抗法(Bioelectric Impedance Analysis)是一種通過電學方法測量人體成分的技術。將微弱的交流電流信號輸入人體時,電流會隨著電阻小、傳導性能較好的體液流轉。水分的多少決定著電流通過的通路的寬窄,這個可用阻抗值表示。通過檢測電壓可以獲得生物阻抗值:
BIA設備借助置于體表的電極系統向檢測對象輸入微小的交流測量電流,準確測量生物電阻抗Z后,代入到獲得科學驗證的算法中,計算出主要人體成分結果。
BIA測量示意圖
03
穿戴設備應用BIA的技術難點
隨著物質生活的改善,人們愈發重視通過持續的體征監測來進行健康管理。但是,市場上用于人體成分檢測的高性能設備(例如智能體脂秤、人體成分分析儀)通常體積、重量較大,不便于隨身攜帶。
因此,在可穿戴領域推動生命體征監測的醫療變革成為趨勢。目前,在智能手表、手環等智能穿戴產品中,BIA、PPG、ECG等健康測量技術不斷迭代創新,可獲得更加精準的人體健康數據。
可穿戴設備的人體阻抗測量可簡化成節段模型。IFINGER、IWRIST為激勵電流端,VFINGER、VWRIST為電壓測量端(等效電路見 下文圖片)。穿戴設備產品(例如智能手表)形態一般是測量上肢阻抗。
穿戴設備BIA示意圖
穿戴設備BIA電極示意圖
人體皮膚主要有表皮、真皮和皮下組織組成。表皮的角質層相當于一層很薄的絕緣層,類似電容的中間介質,真皮和電極片類似電容器的兩極板。
由于汗腺里有少量離子通過,所以可以把表皮模擬為漏電的電容器,類似電容Cs和電阻Rs’的并聯。真皮和皮下組織可以近似為電阻Rs,因此實際的人體等效模型會更加復雜化。
?穿戴設備一般為消費電子產品,因此要求電路功耗低、成本可控。
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