《英飞凌毫米波雷达芯片,实现可穿戴血压传感》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2020-08-03
  • 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。

    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。

    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。”

    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。”

相关报告
  • 《WiFi 6E组合芯片增加多普勒雷达感知》

    • 来源专题:宽带移动通信
    • 编译者:张卓然
    • 发布时间:2021-06-02
    • 以色列塞莱诺通信公司开发了一种连接芯片,将Wi-Fi 6/6E、BT/BLE 5.2和该公司的Wi-Fi多普勒雷达结合在一起。 CL6000“Denali”芯片为物联网终端、多媒体设备和商业应用提供连接和感知解决方案。集成在芯片中的多普勒雷达功能使用WiFi信号进行人员定位、人员计数和区分复杂类型的动作,如跌倒、手势和姿势,甚至可以监测呼吸等难以察觉的动作。 这使得它适合通过边缘人工智能,应用于智能建筑中的老年护理。CL6000支持2.4Gbps的最大数据速率,具有内部射频前端。 该芯片包括各种标准的最新功能,包括:160MHz带宽信道、使用6至7GHz频谱、MU-OFDMA、MU-MIMO、波束形成、1024QAM编码、WPA3加密和目标等待时间(TWT),以实现更高效的设备节能。 多普勒雷达是一种利用多普勒效应和标准Wi-Fi数据包的、基于Wi-Fi的感知技术。该技术可以通过使用单个Wi-Fi设备来跟踪物体的位置或感知物体的存在或运动特征,而不需要多个设备或其他Wi-Fi客户端。该解决方案利用标准的Wi-Fi,在5GHz和6GHz频段运行,无需视线和/或光照条件即可通过墙壁“看到”。此外,该技术不依赖任何Wi-Fi客户端、任何类型的可穿戴设备,也不会侵犯隐私。 塞莱诺公司在Denali中提供了几个选项。可以选择CL6025来向多媒体设备添加感知能力,例如识别设备附近的人员存在,甚至用于计算电视观众的数量,以推动各种运行和货币化应用。CL6025支持建筑物和家庭中的其他有用应用,包括人员监测、老年人护理和跌倒检测。 CL6020/10支持传感器和摄像头中实现物联网功能的连接,从而推动智能建筑和智能工厂中基于云的安保、安全和预防性维护应用。CL6000封装在晶圆级芯片规模封装(WLCSP)中,将于2022年第一季度开始提供样品。
  • 《国产77吉赫兹毫米波芯片封装天线测距创纪录》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2021-03-03
    • 记者从中国电科38所获悉,在2月17日召开的第68届国际固态电路会议(ISSCC 2021)上,该所发布了一款高性能77GHz(吉赫兹)毫米波芯片及模组,在国际上首次实现两颗3发4收毫米波芯片及10路毫米波天线单封装集成,探测距离达到38.5米,刷新全球毫米波封装天线最远探测距离纪录。   该款芯片在24毫米×24毫米空间里实现了多路毫米波雷达收发前端的功能,创造性地提出一种动态可调快速宽带chirp信号产生方法,并在封装内采用多馈入天线技术,大幅提升了封装天线的有效辐射距离,为近距离智能感知提供了一种小体积和低成本解决方案。   此次发布的封装天线模组包含两颗77GHz毫米波雷达芯片,该芯片面向智能驾驶领域对核心毫米波传感器的需求,采用低成本CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺,单片集成3个发射通道、4个接收通道及雷达波形产生等,主要性能指标达到国际先进水平,在快速宽带雷达信号产生等方面具有特别优势,芯片支持多片级联并构建更大规模的雷达阵列。基于扇出型晶圆级封装是封装天线的一种主流的实现途径,国际上的大公司都基于该项技术开发了集成封装天线的芯片产品。   下一步,中国电科38所将对毫米波雷达芯片进行进一步优化,根据具体应用场景提供一站式解决方案。   ISSCC被认为是集成电路领域的“奥林匹克盛会”,于1953年由发明晶体管的贝尔实验室等机构发起成立,在60多年历史中,众多集成电路史上里程碑式的发明都在这里首次亮相。