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敏芯股份推出微型差压传感器,用于可穿戴人体血压测量
2022-06-17    来源:电子元件技术  浏览次数:
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     运动中,人体的心率、血压、血氧等是几项重要特征,针对这些数据的采集处理,有助于分析运动行为改善运动方式,取得更好的锻炼效果。其中,血氧、心率通过光学的方式,在可穿戴设备上已有较好的解决方案,如电子手环、手表,如今都配上了led光学模组,用于心率及血氧的监测。而人体血压对于运动员体能分析有重要的参考意义,对于在可穿戴设备上进行血压测量,目前市面上紧凑、微型、便于佩戴的产品仍较为空白,敏芯股份作为MEMS技术平台型企业,现已推出MSPC04-GDS1微型差压传感器,为可穿戴设备进行人体血压测量提供了标杆式解决方案。


    传统的家用电子血压计,采用示波法测量人体血压(叫袖带振荡波法)。其测量过程为,袖带自动充气超过收缩压30mmHg-60mmHg,血管里血流被截断,然后缓慢放气(2-3 mmHg/s),当袖带下血管开放而有血流通过时,血管容积变化引起袖带容积变化而产生振荡波并通过导管传到压力传感器,振荡波幅度随着袖带内压力降低、血流通过增加而越来越大。最终,由于袖带与手臂接触越来越松而致振荡波越来越小直至消失。振荡波幅度最大点对应的袖带压相当于平均动脉压,向前峰值一半的波动点对应的袖带压为收缩压,向后峰值75%-80%的波动点对应的袖带压为舒张压。


   敏芯股份从2009年开始便开始耕耘传统电子血压计市场,积累了丰富的行业应用经验,传统电子血压计市场头部客户如:九安医疗、鱼跃医疗、乐心医疗等已经批量出货多年,累计出货超过5000万支。目前此类医疗应用产品由敏芯股份全资子公司昆山灵科传感团队负责,MSP40塑封系列产品包括表贴及正/反插式封装:


    MSPC04-GDS1微型差压传感器是敏芯股份在传统电子血压计应用技术多年积累沉淀的基础上,增加调理电路部分,开发的尺寸小巧紧凑,集成度更高的适用于手表、手环等可穿戴设备的新型传感器。差压器件测量手表表带内的压力相对于大气压力的差值,通过先进的人工智能算法计算出人体的收缩压和舒张压。


    当运动员在运动时佩戴手环、手表,系统可以定期对血压值进行测量记录,测量过程通过以下的整套流程完成:主控制器控制手表内微泵对表带气囊进行充气,当静态压差加到大约200mmHg时,微泵停止工作,主控制器打开泄气阀门,表带内气体按照设定的泄气速率进行泄气,差压传感器开始测量气囊内的压力大小,并且将测量数据保存在设备内的存储器中;压力数据采集结束后,内置的NPU(Neural-network Process Unit)处理器对存储在存储器里的数据进行分析处理,通过建立好的算法模型进行矩阵运算,从而得到人体的舒张压、收缩压及心率大小。 


    此外,差压压力传感器低至1Pa的压力分辨率,高至128Hz的采样速率,可以准确抓取到脉搏跳动的微弱周期信号。在不同运动中,运动行为对压力信号会产生随机干扰,通过对不同运动行为的大数据采集、分析,构建起多运动场景下相对完备的人体血压检测模型,将该模型植入到手表内置的神经网络处理器(NPU),手表就可以快速地计算出舒张压、收缩压及心率大小。配合手表内的其他传感器器件,比如惯性器件测量运动员的姿态、步伐,血氧传感器测量运动员的血氧浓度,运动手表可以记录运动员锻炼过程中完整的体征数据,给运动锻炼提供更加科学完善的数据支撑,使运动达到更加积极的效果,可以进一步挖掘运动员的潜能。