因肥胖引發(fā)的高血壓、高血糖、脂肪肝、動(dòng)脈硬化等疾病，對(duì)人們的健康乃至生命構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。對(duì)此，人們開發(fā)了BIA（生物電阻抗測(cè)量）、MRI（核磁共振成像測(cè)量）、DEXA（雙能X線吸收測(cè)量）、水中密度測(cè)量等人體成分分析技術(shù)。相較而言，BIA因其在成本控制，易用性及測(cè)量準(zhǔn)確度這幾個(gè)方面的綜合表現(xiàn)突出，受到廣泛歡迎和應(yīng)用。

人體成分分析儀 “人體成分分析儀”是一款成熟的BIA典型應(yīng)用。它采用微弱的恒定交流電流，通過(guò)人體手足與電極連接測(cè)量人體各部分的電阻抗，獲得體脂肪、體蛋白、體內(nèi)總水分、肌肉、瘦體重、礦物質(zhì)含量等數(shù)據(jù)，為人們的體重控制、營(yíng)養(yǎng)均衡、疾病診斷及肌肉訓(xùn)練提供科學(xué)有效的依據(jù)，不僅在醫(yī)療和健身領(lǐng)域有廣泛需求，在學(xué)校、家庭、老年照護(hù)等領(lǐng)域都有著較大的應(yīng)用空間。

01

BIA測(cè)量原理

BIA的測(cè)量原理即將身體分為導(dǎo)電的體液、肌肉等，以及不導(dǎo)電的脂肪組織，根據(jù)測(cè)量時(shí)獲得的不同的生物電阻量，統(tǒng)計(jì)不同的人體成分?jǐn)?shù)據(jù)。

人體組織內(nèi)部包含大量的細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)部含有細(xì)胞內(nèi)液，外部含有細(xì)胞外液。當(dāng)?shù)皖l電流施加于人體組織時(shí)，電流將繞過(guò)細(xì)胞，從細(xì)胞外液流過(guò)。當(dāng)電流頻率升高時(shí)，部分電流可穿透細(xì)胞膜流過(guò)細(xì)胞內(nèi)液及細(xì)胞外液。即人體組織的阻抗會(huì)隨著頻率的升高而減小，這一特性反映了在人體組織中細(xì)胞膜的電容特性。

低于100kHz的頻率會(huì)沿著細(xì)胞膜流，測(cè)量細(xì)胞外的水分。高于100kHz的高頻率可以穿過(guò)細(xì)胞膜，測(cè)量所有水分總量。因此，一些人體成分算法會(huì)根據(jù)多頻（例如50kHz/250kHz）的阻抗結(jié)果來(lái)解算人體成分。

人體組織電流-頻率特性示意圖

BIA設(shè)備將微弱的交流電流信號(hào)輸入人體時(shí)，電流會(huì)隨著電阻小、傳導(dǎo)性能較好的體液流轉(zhuǎn)。水分的多少?zèng)Q定著電流通過(guò)的通路的寬窄，這個(gè)可用阻抗值表示。通過(guò)檢測(cè)電壓可以獲得生物阻抗值：

生物阻抗可以使用復(fù)阻抗Z=R+jXc表示，其中電阻R為實(shí)部，電抗Xc為虛部。前者主要由人體內(nèi)的水分總量所致，后者主要是由細(xì)胞膜產(chǎn)生的電容所致。該阻抗也可以用模為|Z|、相位角為φ的矢量來(lái)表示。

BIA設(shè)備借助置于體表的電極系統(tǒng)向檢測(cè)對(duì)象輸入微小的交流測(cè)量電流，準(zhǔn)確測(cè)量生物電阻抗Z后，代入到獲得科學(xué)驗(yàn)證的算法中，計(jì)算出主要人體成分結(jié)果。

BIA測(cè)量示意圖

02

人體成分分析儀P10

由芯海科技旗下康柚科技推出的P10人體成分分析儀，作為一款醫(yī)療級(jí)的八電極人體成分分析儀設(shè)備。該設(shè)備憑借在人體成分分析、靜息心率及體重等方面的精準(zhǔn)測(cè)量能力，能夠適用于醫(yī)院、社康、體檢機(jī)構(gòu)、醫(yī)美、健身房、學(xué)校等健康測(cè)量場(chǎng)景。

人體成分分析儀P10設(shè)備內(nèi)置了芯海科技CSHC69T60-C8模組，采用了多頻激勵(lì)頻率的人體成分算法，可以用來(lái)精準(zhǔn)測(cè)量人體脂肪率、肌肉率、水分率、 基礎(chǔ)代謝率、內(nèi)臟脂肪等級(jí)、蛋白質(zhì)、骨鹽量、身體年齡、身體得分等超過(guò)20多項(xiàng)的人體成分。

人體成分分析儀系統(tǒng)框圖

從2015年開始，芯海科技就開始在健康測(cè)量領(lǐng)域投入研發(fā)，依托其在模擬全信號(hào)鏈領(lǐng)域的核心技術(shù)，開發(fā)出了一整套具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的專業(yè)級(jí)生物電阻抗（BIA）算法，并不斷進(jìn)行優(yōu)化更新。目前，芯海科技的這一算法已經(jīng)過(guò)醫(yī)療級(jí)認(rèn)證和EMC測(cè)試認(rèn)證，并且與行業(yè)金標(biāo)準(zhǔn)DXA檢測(cè)結(jié)果的相關(guān)性超過(guò)0.95。

第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)的測(cè)量數(shù)據(jù)

今年6月，人體成分分析儀P10通過(guò)OpenHarmony生態(tài)產(chǎn)品兼容性證書的評(píng)測(cè)，獲得認(rèn)證。該設(shè)備采用了OpenHarmony 3.2 Release系統(tǒng)，為終端用戶帶來(lái)了更高效、靈活且便捷的用戶體驗(yàn)。

2023年6月，北京開放原子全球開源峰會(huì)上，芯海科技介紹人體成分分析儀P10

芯海科技是國(guó)內(nèi)率先推出八電極人體分析儀核心芯片及整體解決方案提供商。

一直以來(lái)，芯海科技在健康測(cè)量領(lǐng)域的技術(shù)積累保持著領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，并以此為基礎(chǔ)，打造出一套包含芯片、模組、測(cè)量算法以及UX設(shè)計(jì)、H5、APP以及SaaS服務(wù)開發(fā)能力在內(nèi)的智慧健康軟硬件一站式整體解決方案，為用戶提供更為精準(zhǔn)的健康測(cè)量服務(wù)。

責(zé)任編輯：彭菁