目錄
1、醫療領域的液體測量
2、不同的阻抗測量原理
2.1、恒電勢器
2.2、電流測量
2.3、循環伏安法
2.4、pH值測量
2.5、電化學阻抗分析
對于許多應用而言，确定液體的成分和品質至關重要。最主要的例子是水，水是世界上最珍貴的原生資源。淨水和水過濾技術在全球發揮着重要作用，是人們生活不可或缺的部分。潔淨的水資源不斷減少，擷取潔淨用水成為日益重要的話題。但是，液體測量示例的範圍并不止限于水，還包括醫療領域的液體測量，例如血液、唾液和糞便，通過檢測這些物質，确定是否患有疾病，以免影響健康。所有這些測量的基本測量原理都是相同的，即阻抗測量。
在本文中，将着重介紹醫療應用中的液體測量，描述單個應用以及阻抗測量的通用性。
醫療領域最廣為人知的液體測量是血糖測量。在試紙上滴一滴血就能夠測出血液中的血糖水準。患者可以根據這個值來調節自身的藥物或飲食。未來，測量會逐漸從單次測量向持續測量發展，以不斷監測血糖水準。是以，急需高度準确且節能的阻抗測量。
另一項液體測量應用是透析。慢性腎衰竭患者需要過濾血液。透析液體電導率測量也是通過阻抗分析來完成。通過采用這種方法，可以測量pH值、電導率、成分和飽和度。
最後，測量患者的糞便和尿液。通過檢查人體排洩物，可以确定是否患病和出現異常。這是一個相對較新的醫療領域，可以使用多種不同的方式方法。但是，這些方法都是基于對電極實施阻抗測量，進而得出關于各種疾病的結論。例如，除了實施pH值測量外，還會進行電導率測量。
當然，之前描述的測量并不全面。在面向人類和動物的醫療技術中，還可使用多種液體測量，例如激素測量或藥劑測量。對于這些測量，阻抗測量方法也很重要。
雖然所有測量都用于确定不同的參數，但它們始終以阻抗分析為基礎。這些測量雖然各有不同，但有一點是共同的：都迫切需要節能、節省空間的解決方案，以支援可穿戴裝置。
下面介紹幾種不同的阻抗測量方法，它們一部分組合使用，一部分單獨使用，以便進行完整分析。
雖然對于所有應用，阻抗測量的基本原理都是相同的，但單次測量的功能仍然存在很大差别。下面，我們将讨論與液體測量最為相關的方法。
最基本和常用的測量原理是基于恒電勢器。如下圖所示，恒電勢器測量和控制工作電極（WE）和參考電極（RE）之間的電壓。通過調節流過計數器或輔助電極的電流，工作電極的電勢相對于參考電極保持恒定。
恒電勢器測量的測量原理
最簡單的電流測量方法是對傳感器施加偏置電壓并測量響應電流。其中，在RE和WE之間施加一個恒定電壓，然後使用電流-電壓轉換器和模數轉換器（ADC）将電流剖面轉換為數字信号。這個電流剖面取決于傳感器和被測變量。下圖利用ADuCM355描述了這個電路。
電流測量
伏安法測量為電化學測量，其中電化學電池的電勢緩慢上升，然後呈線性下降。是以，測量流經WE的電流時，電位呈三角形波形變化。
例如，伏安法被用于測量分析物的半細胞反應活性。這種方法是一種電解形式，産生的電流源于氧化和還原。采用這種方法可以對樣本進行定性和定量研究。
pH值測量基于半電池反應原理，半電池反應發生在電極膜上，與H+離子的濃度直接相關。這種勢差導緻産生電壓，後者與pH值呈線性關系。對于pH值測量，存在的主要問題是pH傳感器具有非常高的串聯電阻，是以對分析電子裝置的要求非常高。
對于電化學阻抗分析，其中電化學電池或傳感器的阻抗是在所有不同頻率中測量。通過不同頻率下阻抗的變化，測量傳感器磨損，并自動調整信号鍊。采用這種測量時，傳感器精度随時間(幾天至幾周)下降，這是個問題。這可能嚴重影響到各種測量值的整體精度。
例如，連續血糖測量(CGM)就會出現這種問題。由于測量對健康至關重要，是以需要不斷檢查傳感器的精度。示例電路如圖3所示：
電化學阻抗分析
前面描述的醫療測量在要求和參數方面有很大的不同，是以分别使用不同的測量方法。此外，還必須進行溫度測量，以進行補償并校準溫度。為了補充或提高精度，必須使用多個傳感器。在離散設計中，所有這些測量都需要很大的電路闆面積和很高的功耗。
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