SENSIPLUSチップに基づくコンパクトで汎用的な生体インピーダンス測定プラットフォームの実験的検証
Experimental Validation of a Compact and Versatile Bioimpedance Measurement Platform Based on the SENSIPLUS Chip
ウェアラブルおよびIoMTデバイスの需要増に対応するため、SENSIPLUSチップを用いたコンパクトな生体インピーダンス測定プラットフォームが開発された。このプラットフォームは、10kHz~1MHzの周波数範囲で電気化学インピーダンス分光法を実行できる周波数プログラム可能なロックインアンプを統合したCMOSセンサーインターフェースである。プラットフォームは、デバイ組織等価回路の電気的特性評価、生体多周波生体インピーダンス分光法(BIS)とコール・コールモデルフィッティング、および呼吸モニタリングのための単一周波数胸部インピーダンス容積脈波測定の3段階で検証された。結果は、Agilent E4980A LCRメーターおよび校正済みスパイロメーターと比較された。抵抗誤差は5.7%未満、リアクタンス偏差は6Ω未満であり、コール・コールパラメータは参照値と一致した。胸部インピーダンス変動と一回換気量の間には強い線形相関(R2=0.97)が見られ、呼吸数推定誤差は2%未満であった。このプラットフォームは、1.5×1.5 mm2のチップサイズと1.5mWの低消費電力で、ウェアラブルIoMTアプリケーションの要求を満たす測定性能を実現している。
- SENSIPLUSチップは周波数プログラム可能なロックインアンプを統合したCMOSセンサーインターフェースで、10kHz〜1MHzの電気化学インピーダンス分光法を実行可能
- 生体インピーダンス測定で抵抗誤差5.7%未満、リアクタンス偏差6Ω未満を達成
- 胸部インピーダンス変動と一回換気量の間に強い線形相関(R2=0.97)を確認し、呼吸数推定誤差2%未満を実証
- チップサイズ1.5×1.5mm2、消費電力1.5mWでウェアラブルIoMTアプリケーションの要求を満たす
SENSIPLUSチップは1.5×1.5mm2の小型サイズと1.5mWの低消費電力で、周波数プログラム可能なロックインアンプを統合したCMOSセンサーインターフェースであり、ウェアラブルIoMTデバイス向けの生体インピーダンス測定を実現する点で、半導体センサー分野の応用として注目に値する。実験検証で抵抗誤差5.7%未満、呼吸数推定誤差2%未満という高い精度を実証しており、医療用ウェアラブル端末向けの専用チップ市場への展開可能性を示している。ただし、具体的な商用化計画や企業の発表には言及がなく、研究成果の段階である点には留意が必要。