專利名稱：一種人體阻抗的多頻多段測量裝置及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物阻抗的測量裝黃及測量方法，特別是一種人體阻抗的測量裝置及測 量方法。
背景技術(shù)：
生物阻抗與生物功能具有一定的聯(lián)系，生物阻抗測量己被廣泛應(yīng)用于人體成份分析。有 關(guān)生物阻抗的測量技術(shù)在不斷進步，且有各種生物阻抗分析儀問世。目前多數(shù)人體阻抗測暈 儀是對人體全身阻抗的測量，但研究表明個體各段的阻抗測量會提供在整體測量方法中被掩 蓋的身體成份信息。且現(xiàn)有的人體阻抗測量裝置硬件設(shè)計復(fù)雜， 一般體積也較大，并需要配 合電腦來進行測量，不易攜帶及操作，有很多也只能在單頻率下測量，應(yīng)用起來十分不便。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有人體阻抗測量技術(shù)和測量儀器的不足，本發(fā)明的目的是提供一種人體阻抗的測 量裝置及測量方法，使其實現(xiàn)人體阻抗的多頻多段測量，簡化硬件設(shè)計，且不需要電腦來配 合測量。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)力'案是 一種人體阻抗的多頻多段測量裝置，由電
源l、多頻信號發(fā)生電路2、恒流轉(zhuǎn)換電路3、電極4、多路開關(guān)5、標準電阻6、差分放大電
路7、信號采集電路8、 ARM控制器9及觸摸屏10組成，電極4包括2個電流輸入電極和4
個采樣電壓電極；電源l與各電路連接，恒流轉(zhuǎn)換電路3的輸入端連接多頻信號發(fā)生電路2，
輸出端連接電流輸入電極，采樣電壓電極通過多路開關(guān)5與標準電阻6連接，標準電阻6 —
端接地，差分放大電路7的輸入端連接采樣電壓電極，輸出端連接信號采集電路8， ARM控
制器9分別與多頻信號發(fā)生電路2、多路開關(guān)5、信號采集電路S及觸摸屏IO連接。 所述的多頻信號發(fā)生電路2以AD9851為頻率發(fā)生芯片。
所述的恒流轉(zhuǎn)換電路3和差分放大電路7由LM324運算放大器和外圍電阻構(gòu)成。 所述的多路開關(guān)5為74LS151數(shù)字8選1數(shù)據(jù)選擇器。 所述的標準電阻6的阻值為1000歐姆。所述的信號采集電路8為ADS8364模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。
所述的ARM控制器9為S3C2440芯片。 所述的觸摸屏10的大小為8英寸，像素為640*480。
一種人體阻抗的多頻多段測量方法，其特征在于測試者通過觸摸屏IO選擇測量方式， ARM控制器9根據(jù)選擇的測量方式控制多頻信號發(fā)生電路2生成激勵信號；激勵信號經(jīng)過恒 流轉(zhuǎn)換電路3轉(zhuǎn)換為恒定的人體安全電流；將人體阻抗等效為軀干和四肢5段阻抗模型，用2 個電流輸入電極分別與人體左右手腕接觸，4個采樣電壓電極分別與左右手腕和左右腳腕接 觸，ARM控制器9控制激勵信號從一個電流輸入電極輸入人體，并控制多路丌關(guān)5與一個采 樣電壓電極連接，信號通過人體和標準電阻6，標準電阻6—端接地，信號從不同的電流輸 入電極輸入人體，且多路開關(guān)連接不同的采樣電壓電極，可形成5個不同的測量回路；采樣 電壓電極適時采集電壓信號并通過差分放大電路7放大，信號采集電路8采集電壓信號并對 其進行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出至ARM控制器9; ARM控制器9對數(shù)據(jù)進行快速傅里葉變換并通過運算 得到人體5段阻抗的有效值，并控制觸摸屏10顯示測量結(jié)果。
所述的測量方式有三種單頻測量、多頻測量和自動測量，單頻測量時測試者設(shè)定唯一 的激勵信號頻率，多頻測量時測試者設(shè)定激勵信號的起始頻率、終止頻率和歩長，自動測量 時采用系統(tǒng)默認的起始頻率、終止頻率和歩長。
本發(fā)明的有益效果是可實現(xiàn)人體阻抗的多頻多段測量，不需要電腦配合，可準確、直
觀地測量出人體阻抗，可以廣泛應(yīng)用在人體成分分析、人體血流圖測量、胃動力學(xué)檢測等以 人體阻抗特性為基礎(chǔ)的臨床和研究領(lǐng)域，且測量系統(tǒng)的硬件設(shè)計簡單，硬件和軟件成本較低， 市場前景好。
以下結(jié)合附圖
及實施例對本發(fā)明進行詳細說明。圖l是本發(fā)明的測量裝置圖； 圖2是電極與人體的連接關(guān)系圖； 圖3是多路開關(guān)與標準電阻的示意圖。
具體實施例方式
如圖l， 一種人體阻抗的多頻多段測量裝置，由電源l、多頻信號發(fā)生電路2、恒流轉(zhuǎn)換 屯路3、屯極4、多路開關(guān)5、標準電阻6、差分放大電路7、信號采集電路8、 ARM控制器9 及觸摸屏IO組成，電極4包括2個電流輸入屯極和4個采樣電壓電極。電源1與各電路連接， 恒流轉(zhuǎn)換電路3的輸入端連接多頻信號發(fā)生電路2，輸出端連接電流輸入電極，采樣電壓電 極通過多路開關(guān)5與標準電阻6連接，標準電阻6 —端接地，差分放大電路7的輸入端連接 采樣電壓電極，輸出端連接信號釆集電路8， ARM控制器9分別與多頻信號發(fā)牛電路2、多 路開關(guān)5、信號采集電路8及觸摸屏10連接。
采用此裝置測量人體阻抗的具體方法為
第一歩測量用戶先將電流輸入電極和采樣電壓電極夾在手腕及腳腕處，電極L、A夾
在左手腕，V2、 12夾在右手腕，V3夾在左腳腕，V4夾在右腳腕。
第二步打開電源l，通過觸摸屏IO選擇測量方式，有二種測量方式單頻測量、多頻
測量和自動測量。以自動測量為例，系統(tǒng)默認起始頻率為10kHZ，步長為5kHZ，終止頻率為 100kHZ。
第三歩ARM控制器9控制多頻信號發(fā)生電路2發(fā)出起始頻率10kHZ的激勵信號。 第四步激勵信號經(jīng)恒流轉(zhuǎn)換電路3轉(zhuǎn)換成有效值小于100uA的恒定的人休安全電流。
第五歩在ARM控制器9的控制下，激勵信號通過電流輸入電極I,或l2輸入人體，多路
開關(guān)5的a或b或c端與采樣電壓電極的a或b或c端連接，形成5個不問的測量回路，艮卩
激勵信號從Ii輸入Rl—R2—R 形成回路l;
Rl—R3—+R4—R 形成回路2;
R1—+R3—^R5—卡R 形成冋路3;
6激勵信號從I2輸入R2—R3 — R4—R 形成回路4;
R2—R3—R5—+R 形成回路5。 在每個測量回路，采樣電壓電極都適時進行信號采集，以回路1為例，采樣電壓電極V,和V2 適時采集電壓信號，電壓信號經(jīng)過差分放大電路7之后，有用信號被放大，干擾信號被減弱。
第六歩信號采集電路8對電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后輸出至ARM控制器9。
第七歩ARM控制器9對每個測量回路的數(shù)據(jù)進行傅里葉變換并通過運算得到人體阻抗 的有效值，進而得到模值與相位值，將這三個值存入第一次測量結(jié)果。
第八步系統(tǒng)自動按歩長累加，生成下一頻率的激勵信號，依照第四至第七歩的過程繼
測量完畢后，測試者選擇以表格或圖的形式將測量結(jié)果顯示在觸摸屏10上。
單頻測量時，激勵信號頻率為測試者設(shè)定的唯一值，系統(tǒng)測量一個頻率下的人體阻抗；
多頻測量時，起始頻率、歩長和終止頻率由測試者設(shè)定，測量過程與自動測量相同。
權(quán)利要求
1、一種人體阻抗的多頻多段測量裝置，其特征在于由電源(1)、多頻信號發(fā)生電路(2)、恒流轉(zhuǎn)換電路(3)、電極(4)、多路開關(guān)(5)、標準電阻(6)、差分放大電路(7)、信號采集電路(8)、ARM控制器(9)及觸摸屏(10)組成，電極(4)包括2個電流輸入電極和4個采樣電壓電極；電源(1)與各電路連接，恒流轉(zhuǎn)換電路(3)的輸入端連接多頻信號發(fā)生電路(2)，輸出端連接電流輸入電極，采樣電壓電極通過多路開關(guān)(5)與標準電阻(6)連接，標準電阻(6)一端接地，差分放大電路(7)的輸入端連接采樣電壓電極，輸出端連接信號采集電路(8)，ARM控制器(9)分別與多頻信號發(fā)生電路(2)、多路開關(guān)(5)、信號采集電路(8)及觸摸屏(10)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體阻抗的多頻多段測量裝置，其特征在于所述的多頻信號發(fā)生電路(2)以AD9851為頻率發(fā)生芯片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體阻抗的多頻多段測量裝置，其特征在于所述的恒流 轉(zhuǎn)換電路(3)和差分放大電路(7)由LM324運算放大器和外圍電阻構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體阻抗的多頻多段測量裝置，其特征在于所述的多路 開關(guān)(5)為74LS151數(shù)字8選1數(shù)據(jù)選擇器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種人體阻抗的多頻多段測量裝置，其特征在于所述的標準 電阻(6)的阻值為1000歐姆。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種人體阻抗的多頻多段測量裝置，其特征在于所述的信號 采集電路(8)為ADS8364模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種人體阻抗的多頻多段測量裝置，其特征在于所述的ARM 控制器(9)為S3C2440芯片。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種人體阻抗的多頻多段測量裝置，其特征在于所述的觸摸屏(10)的大小為8英寸，像素為640*480。
9、 一種人體阻抗的多頻多段測量方法，其特征在于測試者通過觸摸屏(10)選擇測量 方式，ARM控制器(9)根據(jù)選擇的測量方式控制多頻信號發(fā)生電路(2)生成激勵信號；激勵信號經(jīng)過恒流轉(zhuǎn)換電路(3)轉(zhuǎn)換為恒定的人體安全電流；將人體阻抗等效為軀干和四肢5 段阻抗模型，用2個電流輸入電極分別與人體左右手腕接觸，4個采樣電壓電極分別與左右 手腕和左右腳腕接觸，ARM控制器(9)控制激勵信號從一個電流輸入電極輸入人體，并控 制多路開關(guān)(5)與一個采樣電壓電極連接，信號通過人體和標準電阻(6),標準電阻(6) 一端接地；信號從不同的電流輸入電極輸入人體，且多路開關(guān)連接不同的采樣電壓電極，形 成5個不同的測量回路；采樣電壓電極適時采集電壓信號并通過差分放大電路(7)放大，信 號采集電路(8)對電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出至ARM控制器(9); ARM控制器(9)對數(shù) 據(jù)進行快速傅里葉變換并通過運算得到人體5段阻抗的有效值，并控制觸摸屏(10)顯示測 量結(jié)果。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種人體阻抗的多頻多段測量方法，其特征在于所述的測 量方式有三種單頻測量、多頻測量和自動測量，單頻測量時測試者設(shè)定唯一的激勵信號頻 率，多頻測量時測試者設(shè)定激勵信號的起始頻率、終止頻率和歩長，自動測量時采用系統(tǒng)默 認的起始頻率、終止頻率和步長。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種人體阻抗的測量裝置及測量方法，測量裝置由多頻信號發(fā)生電路、恒流轉(zhuǎn)換電路、多路開關(guān)、電極、標準電阻、差分放大電路、信號采集電路、ARM控制器及顯示屏組成。測量裝置采用6個電極與多路開關(guān)結(jié)合形成5個測量回路，并用觸摸屏替代電腦選擇測量方式和顯示測量結(jié)果，多頻信號發(fā)生電路生成多頻激勵信號，可在不同頻率下測量人體的5段阻抗，ARM控制器運行操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序，控制各功能部件正確運行，實現(xiàn)了人體阻抗的多頻多段測量。測量裝置硬件設(shè)計簡單，易操作，便于攜帶且成本低，市場前景好。
文檔編號A61B5/053GK101579236SQ200910011890
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者娜 劉, 張雪平, 波 陳 申請人:大連大學(xué)