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芯海科技CS1253问鼎“中国芯”

发布时间:2022-11-18作者来源:萨科微浏览:1619


11月17日,由工业和信息化部、安徽省人民政府共同举办的“2022世界集成电路大会”在安徽省合肥市隆重开幕,吸引全球业界瞩目。徽省委书记郑栅洁、省长王清宪、省政协主席唐良智、工业和信息化部副部长王江平、常务副省长刘惠、合肥市委书记虞爱华等国家部省领导出席活动,众多国内外[敏感词]专家学者、跨国企业及知名高校汇聚一堂。

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2022世界集成电路大会现场
大会以“合作才能共赢”为主题,主要内容包括开幕式暨开幕论坛、4场高峰论坛、10场主题论坛等丰富活动。
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安徽省委副书记、省长王清宪致辞
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国家工业和信息化部党组成员、副部长王江平致辞
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安徽省人民政府副省长何树山介绍出席嘉宾

其中,第十七届“中国芯”集成电路产业促进大会作为本届大会的重磅细分活动之一,于当日下午揭晓本届“中国芯”优秀产品获奖榜单。芯海科技(股票代码:688595)基于人体成分测量的高精度生物传感AFE芯片 CS1253,在全国227家优秀企业的334款参赛产品中脱颖而出,荣登“中国芯”优秀技术创新产品榜单。

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CS1253荣获第十七届“中国芯”优秀技术创新产品
“中国芯”评选是由国家工信部指导、中国电子信息产业发展研究院举办的行业权威活动,自2006年成立以来,指引及见证了中国集成电路产业的快速发展。此次芯海科技CS1253荣获“中国芯”,是公司自2007年以来累计第七次、从2019年连续三届荣膺“中国芯”。
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2022(第十七届)中国芯集成电路产业促进大会现场
在本届大会上,芯海科技除了蝉联中国芯之外,还将会参加11月18日2022中国半导体市场年会,并作相关专题报告,届时将另文详叙。

后文将为您详细介绍CS1253的技术特征和产品亮点,字数约计2000字,阅读约需4分钟。

01

人体成分构成测量方法

为什么需要关注人体成分呢? 我们知道,通常减肥的人会认为减体重就是减肥。其实这是个误区,因为一样的体重,却有不一样的脂肪含量,其体型区别很大。同时,人体成分还与身体健康息息相关(例如一些慢性病),因此越来越多人会通过持续监测人体成分的变化来指导饮食、运动管理,保持身体的健康状态。

人体由水分、蛋白质、脂肪和无机盐组成,其中约70%是水分,阻抗较小,主要存在于血液、肌肉等。脂肪导电性差,呈现为高阻抗,单位体积中脂肪含量越高阻抗越大。因此,人体成分分析可根据人体阻抗的大小,测量和推断人体脂肪和水分的含量。


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人体成分的主要构成图

人体成分分析有MRI (核磁共振成像)测量、DEXA (双能X线吸收测量)、水中密度测量、BIA (生物电阻抗测量)等多种方法。综合比较起来,生物电阻抗法是在成本,易用性以及准确度方面综合表现比较均衡的方法。

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人体成分测量方法对比表

02

生物电阻抗法(BIA)测量原理

生物电阻抗法(Bioelectric Impedance Analysis)是一种通过电学方法测量人体成分的技术。将微弱的交流电流信号输入人体时,电流会随着电阻小、传导性能较好的体液流转。水分的多少决定着电流通过的通路的宽窄,这个可用阻抗值表示。通过检测电压可以获得生物阻抗值:

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生物阻抗可以使用复阻抗Z=R+jXc表示,其中电阻R为实部,电抗Xc为虚部。复阻抗取模可得:

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BIA设备借助置于体表的电极系统向检测对象输入微小的交流测量电流,准确测量生物电阻抗Z后,代入到获得科学验证的算法中,计算出主要人体成分结果。

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BIA测量示意图

03

穿戴设备应用BIA的技术难点

随着物质生活的改善,人们愈发重视通过持续的体征监测来进行健康管理。但是,市场上用于人体成分检测的高性能设备(例如智能体脂秤、人体成分分析仪)通常体积、重量较大,不便于随身携带。

因此,在可穿戴领域推动生命体征监测的医疗变革成为趋势。目前,在智能手表、手环等智能穿戴产品中,BIA、PPG、ECG等健康测量技术不断迭代创新,可获得更加精准的人体健康数据。

可穿戴设备的人体阻抗测量可简化成节段模型。IFINGER、IWRIST为激励电流端,VFINGER、VWRIST为电压测量端(等效电路见 下文图片)。穿戴设备产品(例如智能手表)形态一般是测量上肢阻抗。

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穿戴设备BIA示意图

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穿戴设备BIA电极示意图

人体皮肤主要有表皮、真皮和皮下组织组成。表皮的角质层相当于一层很薄的绝缘层,类似电容的中间介质,真皮和电极片类似电容器的两极板。

由于汗腺里有少量离子通过,所以可以把表皮模拟为漏电的电容器,类似电容Cs和电阻Rs’的并联。真皮和皮下组织可以近似为电阻Rs,因此实际的人体等效模型会更加复杂化。

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接触阻抗等效电路
相较人体成分检测的其他设备,穿戴设备的特性给应用BIA技术带来更多挑战。
➢电极采用干电极,存在极化电压的问题。
➢电极接触面积小,存在接触阻抗大的问题,尤其是在低温、干燥环境下。
➢穿戴设备体积紧凑,因此要求BIA电路简单,且抗干扰能力强。

➢穿戴设备一般为消费电子产品,因此要求电路功耗低、成本可控。




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