CN101579236A - 一种人体阻抗的多频多段测量装置及测量方法 - Google Patents

一种人体阻抗的多频多段测量装置及测量方法 Download PDF

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CN101579236A CNA2009100118905A CN200910011890A CN101579236A CN 101579236 A CN101579236 A CN 101579236A CN A2009100118905 A CNA2009100118905 A CN A2009100118905A CN 200910011890 A CN200910011890 A CN 200910011890A CN 101579236 A CN101579236 A CN 101579236A
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impedance
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陈波
张雪平
刘娜
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大连大学
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Abstract

本发明涉及一种人体阻抗的测量装置及测量方法,测量装置由多频信号发生电路、恒流转换电路、多路开关、电极、标准电阻、差分放大电路、信号采集电路、ARM控制器及显示屏组成。测量装置采用6个电极与多路开关结合形成5个测量回路,并用触摸屏替代电脑选择测量方式和显示测量结果,多频信号发生电路生成多频激励信号,可在不同频率下测量人体的5段阻抗,ARM控制器运行操作系统及应用程序,控制各功能部件正确运行,实现了人体阻抗的多频多段测量。测量装置硬件设计简单,易操作,便于携带且成本低,市场前景好。

Description

一种人体阻抗的多频多段测量装置及测量方法
所属技术领域
本发明涉及一种生物阻抗的测量装黄及测量方法,特别是一种人体阻抗的测量装置及测 量方法。 背景技术
生物阻抗与生物功能具有一定的联系,生物阻抗测量己被广泛应用于人体成份分析。有 关生物阻抗的测量技术在不断进步,且有各种生物阻抗分析仪问世。目前多数人体阻抗测暈 仪是对人体全身阻抗的测量,但研究表明个体各段的阻抗测量会提供在整体测量方法中被掩 盖的身体成份信息。且现有的人体阻抗测量装置硬件设计复杂, 一般体积也较大,并需要配 合电脑来进行测量,不易携带及操作,有很多也只能在单频率下测量,应用起来十分不便。 发明内容
针对现有人体阻抗测量技术和测量仪器的不足,本发明的目的是提供一种人体阻抗的测 量装置及测量方法,使其实现人体阻抗的多频多段测量,简化硬件设计,且不需要电脑来配 合测量。
本发明为实现上述目的所采用的技术力'案是: 一种人体阻抗的多频多段测量装置,由电
源l、多频信号发生电路2、恒流转换电路3、电极4、多路开关5、标准电阻6、差分放大电
路7、信号采集电路8、 ARM控制器9及触摸屏10组成,电极4包括2个电流输入电极和4
个采样电压电极;电源l与各电路连接,恒流转换电路3的输入端连接多频信号发生电路2,
输出端连接电流输入电极,采样电压电极通过多路开关5与标准电阻6连接,标准电阻6 —
端接地,差分放大电路7的输入端连接采样电压电极,输出端连接信号采集电路8, ARM控
制器9分别与多频信号发生电路2、多路开关5、信号采集电路S及触摸屏IO连接。 所述的多频信号发生电路2以AD9851为频率发生芯片。
所述的恒流转换电路3和差分放大电路7由LM324运算放大器和外围电阻构成。 所述的多路开关5为74LS151数字8选1数据选择器。 所述的标准电阻6的阻值为1000欧姆。所述的信号采集电路8为ADS8364模数转换芯片。
所述的ARM控制器9为S3C2440芯片。 所述的触摸屏10的大小为8英寸,像素为640*480。
一种人体阻抗的多频多段测量方法,其特征在于:测试者通过触摸屏IO选择测量方式, ARM控制器9根据选择的测量方式控制多频信号发生电路2生成激励信号;激励信号经过恒 流转换电路3转换为恒定的人体安全电流;将人体阻抗等效为躯干和四肢5段阻抗模型,用2 个电流输入电极分别与人体左右手腕接触,4个采样电压电极分别与左右手腕和左右脚腕接 触,ARM控制器9控制激励信号从一个电流输入电极输入人体,并控制多路丌关5与一个采 样电压电极连接,信号通过人体和标准电阻6,标准电阻6—端接地,信号从不同的电流输 入电极输入人体,且多路开关连接不同的采样电压电极,可形成5个不同的测量回路;采样 电压电极适时采集电压信号并通过差分放大电路7放大,信号采集电路8采集电压信号并对 其进行模数转换并输出至ARM控制器9; ARM控制器9对数据进行快速傅里叶变换并通过运算 得到人体5段阻抗的有效值,并控制触摸屏10显示测量结果。
所述的测量方式有三种:单频测量、多频测量和自动测量,单频测量时测试者设定唯一 的激励信号频率,多频测量时测试者设定激励信号的起始频率、终止频率和歩长,自动测量 时采用系统默认的起始频率、终止频率和歩长。
本发明的有益效果是:可实现人体阻抗的多频多段测量,不需要电脑配合,可准确、直
观地测量出人体阻抗,可以广泛应用在人体成分分析、人体血流图测量、胃动力学检测等以 人体阻抗特性为基础的临床和研究领域,且测量系统的硬件设计简单,硬件和软件成本较低, 市场前景好。 附图说明
以下结合附图及实施例对本发明进行详细说明。图l是本发明的测量装置图; 图2是电极与人体的连接关系图; 图3是多路开关与标准电阻的示意图。 具体实施方式
如图l, 一种人体阻抗的多频多段测量装置,由电源l、多频信号发生电路2、恒流转换 屯路3、屯极4、多路开关5、标准电阻6、差分放大电路7、信号采集电路8、 ARM控制器9 及触摸屏IO组成,电极4包括2个电流输入屯极和4个采样电压电极。电源1与各电路连接, 恒流转换电路3的输入端连接多频信号发生电路2,输出端连接电流输入电极,采样电压电 极通过多路开关5与标准电阻6连接,标准电阻6 —端接地,差分放大电路7的输入端连接 采样电压电极,输出端连接信号釆集电路8, ARM控制器9分别与多频信号发牛电路2、多 路开关5、信号采集电路8及触摸屏10连接。
采用此装置测量人体阻抗的具体方法为:
第一歩:测量用户先将电流输入电极和采样电压电极夹在手腕及脚腕处,电极L、A夹
在左手腕,V2、 12夹在右手腕,V3夹在左脚腕,V4夹在右脚腕。
第二步:打开电源l,通过触摸屏IO选择测量方式,有二种测量方式:单频测量、多频
测量和自动测量。以自动测量为例,系统默认起始频率为10kHZ,步长为5kHZ,终止频率为 100kHZ。
第三歩:ARM控制器9控制多频信号发生电路2发出起始频率10kHZ的激励信号。 第四步:激励信号经恒流转换电路3转换成有效值小于100uA的恒定的人休安全电流。
第五歩:在ARM控制器9的控制下,激励信号通过电流输入电极I,或l2输入人体,多路
开关5的a或b或c端与采样电压电极的a或b或c端连接,形成5个不问的测量回路,艮卩:
激励信号从Ii输入: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激励信号从I2输入:R2—R3 — R4—R 形成回路4;
R2—R3—R5—+R 形成回路5。 在每个测量回路,采样电压电极都适时进行信号采集,以回路1为例,采样电压电极V,和V2 适时采集电压信号,电压信号经过差分放大电路7之后,有用信号被放大,干扰信号被减弱。
第六歩:信号采集电路8对电压信号进行模数转换,然后输出至ARM控制器9。
第七歩:ARM控制器9对每个测量回路的数据进行傅里叶变换并通过运算得到人体阻抗 的有效值,进而得到模值与相位值,将这三个值存入第一次测量结果。
第八步:系统自动按歩长累加,生成下一频率的激励信号,依照第四至第七歩的过程继
测量完毕后,测试者选择以表格或图的形式将测量结果显示在触摸屏10上。
单频测量时,激励信号频率为测试者设定的唯一值,系统测量一个频率下的人体阻抗;
多频测量时,起始频率、歩长和终止频率由测试者设定,测量过程与自动测量相同。

Claims (10)

1、一种人体阻抗的多频多段测量装置,其特征在于:由电源(1)、多频信号发生电路(2)、恒流转换电路(3)、电极(4)、多路开关(5)、标准电阻(6)、差分放大电路(7)、信号采集电路(8)、ARM控制器(9)及触摸屏(10)组成,电极(4)包括2个电流输入电极和4个采样电压电极;电源(1)与各电路连接,恒流转换电路(3)的输入端连接多频信号发生电路(2),输出端连接电流输入电极,采样电压电极通过多路开关(5)与标准电阻(6)连接,标准电阻(6)一端接地,差分放大电路(7)的输入端连接采样电压电极,输出端连接信号采集电路(8),ARM控制器(9)分别与多频信号发生电路(2)、多路开关(5)、信号采集电路(8)及触摸屏(10)连接。
2、 根据权利要求1所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置,其特征在于:所述的多频信号发生电路(2)以AD9851为频率发生芯片。
3、 根据权利要求1所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置,其特征在于:所述的恒流 转换电路(3)和差分放大电路(7)由LM324运算放大器和外围电阻构成。
4、 根据权利要求1所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置,其特征在于:所述的多路 开关(5)为74LS151数字8选1数据选择器。
5、 根据权利要求l所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置,其特征在于:所述的标准 电阻(6)的阻值为1000欧姆。
6、 根据权利要求l所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置,其特征在于:所述的信号 采集电路(8)为ADS8364模数转换芯片。
7、 根据权利要求1所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置,其特征在于:所述的ARM 控制器(9)为S3C2440芯片。
8、 根据权利要求l所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置,其特征在于:所述的触摸屏(10)的大小为8英寸,像素为640*480。
9、 一种人体阻抗的多频多段测量方法,其特征在于:测试者通过触摸屏(10)选择测量 方式,ARM控制器(9)根据选择的测量方式控制多频信号发生电路(2)生成激励信号;激励信号经过恒流转换电路(3)转换为恒定的人体安全电流;将人体阻抗等效为躯干和四肢5 段阻抗模型,用2个电流输入电极分别与人体左右手腕接触,4个采样电压电极分别与左右 手腕和左右脚腕接触,ARM控制器(9)控制激励信号从一个电流输入电极输入人体,并控 制多路开关(5)与一个采样电压电极连接,信号通过人体和标准电阻(6),标准电阻(6) 一端接地;信号从不同的电流输入电极输入人体,且多路开关连接不同的采样电压电极,形 成5个不同的测量回路;采样电压电极适时采集电压信号并通过差分放大电路(7)放大,信 号采集电路(8)对电压信号进行模数转换并输出至ARM控制器(9); ARM控制器(9)对数 据进行快速傅里叶变换并通过运算得到人体5段阻抗的有效值,并控制触摸屏(10)显示测 量结果。
10、根据权利要求9所述的一种人体阻抗的多频多段测量方法,其特征在于:所述的测 量方式有三种:单频测量、多频测量和自动测量,单频测量时测试者设定唯一的激励信号频 率,多频测量时测试者设定激励信号的起始频率、终止频率和歩长,自动测量时采用系统默 认的起始频率、终止频率和步长。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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