随着生活水平日渐提高，大众对健康的重视程度逐渐加深，了解身体的体重、体脂率等体征参数的愿望日益迫切，各种体脂仪/体质分析仪/体脂秤如雨后春笋般应运而生，市场需求量也越来越大。 

    正是基于这样的市场判断，联想ZUK、魅族、小米、华为荣耀等众多品牌纷纷跨界进入智能体脂秤领域，并相继采用了四电极交流测脂、SoC主控技术等。那么，智能体脂秤现阶段的技术表现究竟如何？ 

    近日，我们通过内部人士拿到了芯海科技（chipsea）的智能体脂秤四/八电极交流测脂方案，该公司在智能体脂秤主控市场长期占据超过一半的份额，一直以来都是国内智能体脂秤技术发展的风向标。下面我们就以该系统方案为基础，对健康秤的近阶段技术发展进行多角度的解读。 

    永不停歇的探索：高精度前端检测技术 

    当前市场上常见的体脂秤工作原理是：通过电极产生正弦激励信号，再从另外的电极检测到电压信号，该信号经过放大、整流、A/D转换以及经CPU处理后计算出人体的阻抗，再结合深度融合经海量样本验证的人体成分分析模型，精确测量出人体脂肪率、肌肉率等多项体征数据。 

    高精度前端检测主要依赖于通用ADC和专用AFE的数据精度。目前国内只有芯海的ADC系列产品能够在特定领域达到甚至超越国外同行的精度水平，达到23.5@PGA=1的有效位，与TI和ADI的相关产品线处于同一水平，部分指标参数甚至有一定程度的胜出。如果综合考虑精度、功耗和方案成本因素，则国产方案的竞争力已经超越了国外同行。 

    不仅如此，作为健康测量市场的芯片寡头，芯海还面向体脂秤应用专门设计了ASIC前端测量单元AFE（型号CS1256），利用正弦波激励的BIA生物电阻抗分析技术实现快速准确的体脂测量。体脂秤专用前端测量芯片的诞生，标志着这一市场已经进入了立体化的竞争阶段。以下为这款专用AFE的产品框图：

 图1：CS1256原理框图

    常言道：树大根深。一如品牌商的乐观预期，未来体脂秤的外围服务生态必然会不断扩大。但无论如何，高精度测量都是一切基础。检测的误差会在后续的处理和利用中被不断放大，虽然可以用后端电路和相关算法来弥补，但仍然会在根本上危及相关健康服务生态的运行稳固。因此，在相当长的时期内，对测量精度的追求都是行业企业关注的焦点。 

    算法的胜利：四/八电极多频率交流测脂技术 

    从传统体脂秤的工作原理可知：电极越多，测量过程就越简便，每次测量所得的数据价值也会越大，能够反应的体征也越全面。健身房里专业的inbody人体成份分析仪，就采用了八电极测量技术。以2017年最新发布的小米、荣耀体脂秤为代表，199元档位的家用体脂秤目前已经开始采用四电极/导电膜的测脂技术，八电极方案成为下一阶段的发展方向。 

    对于多电极交流测脂技术来说，前端测量的精度已经并不是唯一的要求，需要更多依靠数据算法进行计算，将各项体征数据不断逼近真实情况。目前较有代表性的算法，以医疗级双能X射线法/中子活化分析法/CT扫描法测量的数据作为标准参考，测量人体阻抗并根据函数关系F(H Wt Age Sex Z)采集样本，再经由非线性拟合，最终得出体脂率等计算结果。这些数据算法通常存储在体脂秤本机使用，就芯海科技的算法来说，由于它基于海量用户人群优化，在同行业中实用价值较高，因此存储在云端供多品牌产品接入使用。 

    交流测脂和多频率测脂也是近期发布的智能体脂秤产品普遍倾向于采用的测量技术。其中，交流测脂是指采用交流信号进行人体成分分析，它的优势是交流信号比直流信号更加真实的反应人体成分；多频率测脂是采用多种频段的交流信号进行人体成分分析，比如5kHz、50kHz、250kHz等，它的优势是能够区分细胞内液和细胞外液的成分分析。 

    更快、更准、更便宜：SoC（双核心）主控技术 

    如果说高精度ADC/AFE芯片是从前端检测的角度来保证体质测量的准确性，那么主控的SoC化则是从数据处理的角度技术使得终端产品以更低的成本、更低的功耗实现更可靠、更快速的数据计算和传输。目前智慧健康秤主控技术的前沿代表就是SoC技术，其明显的性价比优势是传统方案难以企及的。 

    以芯海CST34M97这款SoC主控为例，如图2所示，这款单芯片产品内置了8bit RISC CPU（集成了24bit ADC用于测量重量）+32bit RISC CPU（专门用于运行蓝牙协议栈）双核，射频电路只需增加10个外围器件即可实现蓝牙传输功能。该方案没有简单使用ADC进行体脂测量，而是通过SPI接口控制交流测脂专用芯片CS1256（AFE），利用四电极+正弦波激励的BIA生物电阻抗分析技术进行阻抗测量，以充分提高检测效率。

 图2：体脂秤四/八电极交流测脂方案系统框图 

    双核SoC形式带来了速度优势、功耗优势、计算与传输更可靠，同时主控成本大大降低，再配合前端测量ASIC和云端算法、移动APP等，构成了智慧健康秤的完整技术体系，饱含多年的积累和沉淀。 

    总结： 

    体脂秤等健康类产品伴随人们的重视得到了快速发展，短短数年已踊跃出上千款产品，价位高低皆有，不一而足。 

    市场的火热自然而然催生出完整的解决方案及专用芯片的问世，像芯海这样凭借自身ADC高精度领先优势，集成主控+蓝牙/WiFi的SOC芯片，结合算法与基于大数据日益优化的体征数据模型，推出一站式智能体脂秤解决方案，能有效降低产品研发门槛，进一步打造集测量、分析、指导建议于一体的智慧健康闭环服务链条。