一種便攜式生物電阻抗測量裝置制造方法
【專利摘要】一種便攜式生物電阻抗測量裝置，包括主控模塊及與主控模塊電連接的激勵(lì)模塊、阻抗測量模塊、液晶顯示模塊、電極脫落檢測模塊和電量檢測模塊，主控模塊發(fā)出指令使激勵(lì)模塊產(chǎn)生恒定的激勵(lì)電流通過一對(duì)與待測目標(biāo)接觸的激勵(lì)電極注入目標(biāo)，同時(shí)阻抗測量模塊通過另一對(duì)與待測目標(biāo)接觸的測量電極采集目標(biāo)的電壓信號(hào)并處理后送至主控模塊計(jì)算出相應(yīng)的阻抗值。本發(fā)明的使用靈活，結(jié)構(gòu)簡單，功耗低，便于外出攜帶和使用。
【專利說明】一種便攜式生物電阻抗測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物電阻抗測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及一種便攜式生物電阻抗測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]生物體中細(xì)胞由細(xì)胞膜包裹，內(nèi)部充滿細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞之間是細(xì)胞外液。生理學(xué)研究表明，當(dāng)直流或低頻電流施加于生物組織時(shí)，電流將以任意一種可能的方式繞過細(xì)胞，主要流經(jīng)細(xì)胞外液:當(dāng)施加于生物組織電流的頻率增加，細(xì)胞膜電容的容抗減小，一部分電流將穿過細(xì)胞膜流經(jīng)細(xì)胞內(nèi)液，這使得生物組織阻抗對(duì)外界呈現(xiàn)一定的頻散特性。
[0003]生物電阻抗技術(shù)又稱為醫(yī)學(xué)電阻抗或簡稱阻抗，是一種利用生物組織與器官的電特性及其變化規(guī)律提取與人體生理、病理狀況相關(guān)的生物醫(yī)學(xué)信息的檢測技術(shù)。它通常借助于體表的電極系統(tǒng)向檢測對(duì)象施加以微小的交流測量電流或電壓，檢測相應(yīng)的電阻抗及其變化情況，然后根據(jù)不同的應(yīng)用目的，獲取相關(guān)的生理和病理信息。具有無創(chuàng)、無損，廉價(jià)、安全、操作簡單、重復(fù)性好和功能信息豐富等特點(diǎn)。
[0004]傳統(tǒng)的電阻抗測量技術(shù)中進(jìn)行電阻抗測量時(shí)，一般通過一對(duì)激勵(lì)電極對(duì)目標(biāo)施加正弦電流激勵(lì)信號(hào)，再利用一對(duì)測量電極測量目標(biāo)的電壓信號(hào)，并使用高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行高速采樣，然后使用相敏解調(diào)的方法，解調(diào)出目標(biāo)的電阻抗的實(shí)部和虛部。在這種 傳統(tǒng)的生物電阻抗測量電路中，需要使用FPGA、高速ADC等功耗較高的芯片；而且在解調(diào)過程中，需要進(jìn)行較多的乘法運(yùn)算，導(dǎo)致微控制器的運(yùn)算量大、功耗大；此外，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理的時(shí)候還需要與電腦連接后才能實(shí)現(xiàn)阻抗信息顯示和存儲(chǔ)，體積大，功耗大，不易于攜帶和使用，因而這種傳統(tǒng)的生物電阻抗測量的裝置和方法無法在院外普及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述存在問題和不足，提供一種便攜式生物電阻抗測量裝置，它通過兩對(duì)可拔插的電極對(duì)完成電流激勵(lì)和電壓測量，能夠準(zhǔn)確測量和顯示目標(biāo)的阻抗值，并且能夠存儲(chǔ)或者無線傳輸測量數(shù)據(jù)，該裝置使用靈活，結(jié)構(gòu)簡單，功耗低，便于外出攜帶和使用。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明所述的便攜式生物電阻抗測量裝置，其特點(diǎn)是包括主控模塊及與主控模塊電連接的激勵(lì)模塊、阻抗測量模塊、液晶顯示模塊、電極脫落檢測模塊和電量檢測模塊，其中:激勵(lì)模塊位于主控模塊和阻抗測量模塊之間且在主控模塊的控制下產(chǎn)生恒定的激勵(lì)電流并通過一對(duì)與待測目標(biāo)接觸的激勵(lì)電極將激勵(lì)電流注入到待測目標(biāo)中，同時(shí)阻抗測量模塊通過另一對(duì)與待測目標(biāo)接觸的測量電極采集待測目標(biāo)的電壓信號(hào)并處理后送至主控模塊計(jì)算出相應(yīng)的阻抗值；
電極脫落檢測模塊用于監(jiān)測電極的安放情況，當(dāng)電極松動(dòng)或者脫落時(shí)將通過LED燈和蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警；
電量檢測模塊用于監(jiān)測本裝置的剩余電量值，當(dāng)電量不足時(shí)將通過LED燈和蜂鳴器進(jìn)7TT報(bào)警；
液晶顯示模塊用于實(shí)時(shí)顯示待測目標(biāo)的阻抗值以及本裝置的剩余電量值。
[0007]上述激勵(lì)模塊包括直接數(shù)字頻率合成(DDS)芯片、電壓/電流轉(zhuǎn)換電路和一對(duì)可拔插的激勵(lì)電極。
[0008]上述阻抗測量模塊包括一個(gè)參考電阻、一對(duì)可拔插的測量電極、二個(gè)差分放大電路、一個(gè)高通濾波電路和一個(gè)解調(diào)芯片，其中所述測量電極采集的待測目標(biāo)和參考電阻的電壓信號(hào)通過差分放大電路和高通濾波電路后解調(diào)出待測目標(biāo)和參考電阻的電壓關(guān)系，上述主控模塊通過待測目標(biāo)和參考電阻的電壓關(guān)系可計(jì)算出待測目標(biāo)的阻抗值。
[0009]上述阻抗值的計(jì)算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式生物電阻抗測量裝置，其特征在于包括主控模塊及與主控模塊電連接的激勵(lì)模塊、阻抗測量模塊、液晶顯示模塊、電極脫落檢測模塊和電量檢測模塊，其中: 激勵(lì)模塊位于主控模塊和阻抗測量模塊之間且在主控模塊的控制下產(chǎn)生恒定的激勵(lì)電流并通過一對(duì)與待測目標(biāo)接觸的激勵(lì)電極將激勵(lì)電流注入到待測目標(biāo)中，同時(shí)阻抗測量模塊通過另一對(duì)與待測目標(biāo)接觸的測量電極采集待測目標(biāo)的電壓信號(hào)并處理后送至主控模塊計(jì)算出相應(yīng)的阻抗值； 電極脫落檢測模塊用于監(jiān)測電極的安放情況，當(dāng)電極松動(dòng)或者脫落時(shí)將通過LED燈和蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警； 電量檢測模塊用于監(jiān)測本裝置的剩余電量值，當(dāng)電量不足時(shí)將通過LED燈和蜂鳴器進(jìn)7TT報(bào)警； 液晶顯示模塊用于實(shí)時(shí)顯示待測目標(biāo)的阻抗值以及本裝置的剩余電量值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式生物電阻抗測量裝置，其特征在于上述激勵(lì)模塊包括直接數(shù)字頻率合成(DDS)芯片、電壓/電流轉(zhuǎn)換電路和一對(duì)可拔插的激勵(lì)電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式生物電阻抗測量裝置，其特征在于上述阻抗測量模塊包括一個(gè)參考電阻、一對(duì)可拔插的測量電極、二個(gè)差分放大電路、一個(gè)高通濾波電路和一個(gè)解調(diào)芯片，其中所述測量電極采集的待測目標(biāo)和參考電阻的電壓信號(hào)通過差分放大電路和高通濾波電路后解調(diào)出待測目標(biāo)和參考電阻的電壓關(guān)系，上述主控模塊通過待測目標(biāo)和參考電阻的電壓關(guān)系可計(jì)算出待測目標(biāo)的阻抗值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的便攜式生物阻抗測量裝置，其特征在于上述阻抗值的計(jì)算公式如下:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式生物電阻抗測量裝置，其特征在于上述主控模塊包括主控芯片及其外圍電路模塊，所述主控芯片可通過發(fā)送指令控制激勵(lì)模塊產(chǎn)生特定頻率的正弦波信號(hào)，且所述主控芯片還可以通過內(nèi)置的14位高精度AD采集模塊采集阻抗信號(hào)并完成阻抗信號(hào)計(jì)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的便攜式生物電阻抗測量裝置，其特征在于上述主控芯片的外圍電路模塊包括有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路模塊和無線收發(fā)電路模塊，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路模塊可以直接存儲(chǔ)測量得到的阻抗數(shù)據(jù)，所述無線收發(fā)電路模塊可以通過無線發(fā)送的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)終端作進(jìn)一步的研究使用。
【文檔編號(hào)】A61B5/053GK103622693SQ201310614770
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】蔣慶, 李日輝, 高金武, 吳俊鵬, 李雅寧 申請人:中山大學(xué)