中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
運動(dòng)中，人體的心率、血壓、血氧等是幾項重要特征，針對這些數據的采集處理，有助于分析運動(dòng)行為改善運動(dòng)方式，取得更好的鍛煉效果。其中，血氧、心率通過(guò)光學(xué)的方式，在可穿戴設備上已有較好的解決方案，如電子手環(huán)、手表，如今都配上了led光學(xué)模組，用于心率及血氧的監測。而人體血壓對于運動(dòng)員體能分析有重要的參考意義，對于在可穿戴設備上進(jìn)行血壓測量，目前市面上緊湊、微型、便于佩戴的產(chǎn)品仍較為空白，敏芯股份作為MEMS技術(shù)平臺型企業(yè)，現已推出MSPC04-GDS1微型差壓傳感器，為可穿戴設備進(jìn)行人體血壓測量提供了標桿式解決方案。
傳統的家用電子血壓計，采用示波法測量人體血壓（叫袖帶振蕩波法）。其測量過(guò)程為，袖帶自動(dòng)充氣超過(guò)收縮壓30mmHg-60mmHg，血管里血流被截斷，然后緩慢放氣（2-3 mmHg/s），當袖帶下血管開(kāi)放而有血流通過(guò)時(shí)，血管容積變化引起袖帶容積變化而產(chǎn)生振蕩波并通過(guò)導管傳到壓力傳感器，振蕩波幅度隨著(zhù)袖帶內壓力降低、血流通過(guò)增加而越來(lái)越大。最終，由于袖帶與手臂接觸越來(lái)越松而致振蕩波越來(lái)越小直至消失。振蕩波幅度最大點(diǎn)對應的袖帶壓相當于平均動(dòng)脈壓，向前峰值一半的波動(dòng)點(diǎn)對應的袖帶壓為收縮壓，向后峰值75%-80%的波動(dòng)點(diǎn)對應的袖帶壓為舒張壓。
敏芯股份從2009年開(kāi)始便開(kāi)始耕耘傳統電子血壓計市場(chǎng)，積累了豐富的行業(yè)應用經(jīng)驗，傳統電子血壓計市場(chǎng)頭部客戶(hù)如：九安醫療、魚(yú)躍醫療、樂(lè )心醫療等已經(jīng)批量出貨多年，累計出貨超過(guò)5000萬(wàn)支。目前此類(lèi)醫療應用產(chǎn)品由敏芯股份全資子公司昆山靈科傳感團隊負責，MSP40塑封系列產(chǎn)品包括表貼及正/反插式封裝:
MSPC04-GDS1微型差壓傳感器是敏芯股份在傳統電子血壓計應用技術(shù)多年積累沉淀的基礎上，增加調理電路部分，開(kāi)發(fā)的尺寸小巧緊湊，集成度更高的適用于手表、手環(huán)等可穿戴設備的新型傳感器。差壓器件測量手表表帶內的壓力相對于大氣壓力的差值，通過(guò)先進(jìn)的人工智能算法計算出人體的收縮壓和舒張壓。
當運動(dòng)員在運動(dòng)時(shí)佩戴手環(huán)、手表，系統可以定期對血壓值進(jìn)行測量記錄，測量過(guò)程通過(guò)以下的整套流程完成：主控制器控制手表內微泵對表帶氣囊進(jìn)行充氣，當靜態(tài)壓差加到大約200mmHg時(shí)，微泵停止工作，主控制器打開(kāi)泄氣閥門(mén)，表帶內氣體按照設定的泄氣速率進(jìn)行泄氣，差壓傳感器開(kāi)始測量氣囊內的壓力大小，并且將測量數據保存在設備內的存儲器中；壓力數據采集結束后，內置的NPU（Neural-network Process Unit）處理器對存儲在存儲器里的數據進(jìn)行分析處理，通過(guò)建立好的算法模型進(jìn)行矩陣運算，從而得到人體的舒張壓、收縮壓及心率大小。
此外，差壓壓力傳感器低至1Pa的壓力分辨率，高至128Hz的采樣速率，可以準確抓取到脈搏跳動(dòng)的微弱周期信號。在不同運動(dòng)中，運動(dòng)行為對壓力信號會(huì )產(chǎn)生隨機干擾，通過(guò)對不同運動(dòng)行為的大數據采集、分析，構建起多運動(dòng)場(chǎng)景下相對完備的人體血壓檢測模型，將該模型植入到手表內置的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )處理器（NPU），手表就可以快速地計算出舒張壓、收縮壓及心率大小。配合手表內的其他傳感器器件，比如慣性器件測量運動(dòng)員的姿態(tài)、步伐，血氧傳感器測量運動(dòng)員的血氧濃度，運動(dòng)手表可以記錄運動(dòng)員鍛煉過(guò)程中完整的體征數據，給運動(dòng)鍛煉提供更加科學(xué)完善的數據支撐，使運動(dòng)達到更加積極的效果，可以進(jìn)一步挖掘運動(dòng)員的潛能。
