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潮科技 | 基于毫米波雷达芯片,英飞凌联合Blumio开发可穿戴血压传感器

恋迦 · 2020-07-31
“新型传感器有望实现无需佩戴袖带的血压连续精确测量”

图 | MEMS

编者按:本文来自微信公众号“MEMS”(ID:MEMSensor),来源Counterpoint Research,编译麦姆斯咨询殷飞,原文题目《英飞凌毫米波雷达芯片,实现可穿戴血压传感》,36氪经授权发布,略有删减。

据麦姆斯咨询报道,全球领先的半导体解决方案供应商英飞凌(Infineon)近日宣布与Blumio公司达成协议,双方将基于英飞凌Xensiv毫米波雷达芯片组,联合开发可穿戴式血压传感器。这种新型传感器有望实现无需佩戴袖带的血压连续精确测量,造福可穿戴心血管监测市场。

该项目将整合英飞凌的雷达传感器专业技术和Blumio公司的软件技术。结合双方技术优势的套件有望更方便地集成进入血压监测设备,加快产品上市时间。

“血压是衡量个体健康水平的最重要指标之一。”Blumio创始人兼首席执行官Catherine Liao表示,“人体的任何状况都会引起血压的波动,无论是来自人体内部的影响还是对外部刺激的响应。”

与Blumio的合作,展示了英飞凌通过其硅谷创新中心(Silicon Valley Innovation Center, SVIC)支持创新型初创企业所做的努力,该中心一直致力于开发尖端技术,使我们的生活更轻松、更安全、更环保。通过SVIC,英飞凌正推动区域初创企业的发展,将新技术不断推向市场。


英飞凌60 GHz毫米波雷达芯片组

用雷达技术测量血压

了解人体血压的变化情况,掌握准确监测血压的能力,对于人体健康至关重要。现在,我们可以看到很多佩戴Fitbit等智能手环或Apple Watch智能手表的用户,以记录他们的心跳和睡眠。但是,这些可穿戴智能设备仍然无法跟踪人体血压。当前,准确监测血压的唯一方法,还是需要利用传统充气和放气的袖带式血压测量设备。

Catherine Liao说:“如果我们想要监测人体一天的血压波动,那我们必须整天佩戴袖带式血压设备,大约每半小时测量一次血压。”

Catherine Liao接着说,“在可穿戴设备上我们可以看到的ECG传感器和光学传感器,它们都无法直接告诉用户它们的测量结果,以及心血管系统内部发生了什么。ECG测量的是心跳的电信号,而光学传感器测量的是流经的血液量。”

英飞凌和Blumio的合作将带来一款采用雷达传感器技术,无需袖带测量血压的解决方案,可以实现全天24小时的人体血压监控。

与被动红外(PIR)技术相比,这种雷达技术在运动检测应用方面具有许多优势,包括更高的精度和更精确的测量,为各个领域的新解决方案开辟了可能。

“我们一直在探索如何使用雷达来测量非常、非常近物体的微小运动。我相信大家都曾经试过用手指按住手腕或脖子来感受并测量我们的心率。这种脉搏的力度是由穿过我们血管的血流压力所引起的,从血管向外一直传播到皮肤表面。”Catherine Liao说。

过去二十年来,体积钳法(Volume Clamping)和动脉张力法(Applanation Tonometry)已经实现无需袖带测量血压。不过,在医院之外,这些技术的接受度有限。

目前市场上有几家初创公司正在尝试通过结合ECG和光体积描记法(PPG)传感器来估算血压,以替代传统的袖带式血压监测,但是,要想获得足够“干净”的准确信号还需要克服很多困难。基于光学的解决方案还会受到外部光线变化或纹身等肤色的干扰问题。

雷达不同于其它技术,它不会受到肤色或环境光变化的影响。通过使用高灵敏度的低功耗毫米波雷达芯片组,测量人体目标区域反射的电磁波,可以捕捉并记录与呼吸或血液循环相对应的人体微动信号。

人体的每一次心跳,脉搏都会沿着动脉传播,并在皮肤表面产生非常微小的运动。利用雷达可以捕捉这些运动并将其转换成波形。然后利用算法对获得的脉冲波形进行分析,可以提取血压和其它心血管指标。

雷达测量血压的原理

英飞凌和Blumio的合作

英飞凌和Blumio开发的传感器旨在克服目前市场在售产品技术的局限性,无需直接持续的接触人体。

主要的挑战在于信号的捕捉和检测,即确保传感器放置在正确的位置以捕捉动脉的脉冲,并确保雷达传感器足够灵敏,能够准确捕捉这些细微的运动。第二个挑战还在于能否辨别并过滤与脉搏无关的运动伪影。一旦这些问题得到解决,雷达的优势就可以体现出来了,它能够无需压力接触提供高速信号采集,实现全天多次测量。

Catherine Liao说:“现在,第二个挑战必须切实解决。我们如何判断正在测量的是实际信号?在这方面,我们花费了大部分时间。对于任何科学研究,我们必须用已知的参考来验证我们捕捉的信号。”

Catherine Liao说:“我们做了大量工作捕捉尽可能多的数据,并与袖带式血压计信号进行比较,从而不断完善算法。”


MEMS

Blumio的传感器利用雷达捕捉人体的心血管信号,可以提取脉搏率、血压和脉搏波速(动脉硬化测量)等心血管指标。它可以在任何可以感知脉冲的地方接收信号,为新产品开发或集成到现有产品提供了广泛的灵活性。该传感器结构紧凑,适用于可穿戴应用。

Blumio和英飞凌正在一起努力完善传感硬件及其测量误差。其传感器无需佩戴传统血压计的袖带,可以全天连续测量血压,从而更好地为用户提供心脏健康管理。接近无感测量,使其无论是白天还是晚上都可以佩戴。


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