CN101889862B

CN101889862B - 用于人体功能检测的三维扫描体电图仪及其检测方法

Info

Publication number: CN101889862B
Application number: CN2010102346580A
Authority: CN
Inventors: 金鼎; 吴越
Original assignee: BEIJING TIANHAIYUAN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shandong Henggen Medical Science And Technology Co ltd
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: CN101889862A

Abstract

用于人体功能检测的三维扫描体电图仪及其检测方法，属于医疗、保健设备技术领域。体电图仪包括电极、数据处理装置、输入装置等；电极与数据处理装置相连；输入装置与数据处理装置相连。6个电极分别置于头部、双手、双脚，每两个电极之间构成一个回路；信号产生器产生脉冲信号，电极得到信号返回给数据处理装置；数据处理装置处理测得的数据(R₁，C)；比对得到的测电回路区域组织功能参数X、结构参数Y；根据比对结果，以图形等形式显示。本发明在短时间内能够评估人体各生理系统与器官的功能状态以及总体健康状况。有利于疾病的早期预防，辅助治疗，操作简便，无创无害，测试时间短，精度高，重复性好。在医疗、保健领域具有较大应用前景。

Description

用于人体功能检测的三维扫描体电图仪及其检测方法

技术领域

一种用于人体功能检测的三维扫描体电图仪及其检测方法，主要用于人体身体检测，用于保健及辅助医疗参考，属于医疗/保健设备技术领域。

背景技术

任何疾病都是从功能异常开始，然后才逐渐发展为器质性病变。出于保健或/和医疗的需要，人们需要对人体功能异常进行检测。所谓功能异常，一般说，就是指亚健康状态，亚健康是一种新的医学概念，世界卫生组织称其为“第三状态”。所谓亚健康，就是指介于健康和疾病之间的健康低质量状态及体验。产生亚健康的原因既有心理、生理和社会三方面因素失调导致机体的神经系统、内分泌系统和免疫系统整体协调失衡、功能紊乱而致，又有生活条件、工作压力等多因素的影响所致。亚健康状态容易导致肿瘤、心血管疾病、呼吸及消化系统疾病和代谢性疾病，这些疾病均有一个缓慢发展的过程，开始时表现为亚健康(即疾病初期的功能紊乱阶段)，此时不注意很容易就会发展为真正的疾病。

现有医学检测手段大多都只是针对器质性病变，对功能性改变却无能为力。目前对于功能状态的诊断多采用中医诊法，尚难与西医病理生理学理论相沟通，且缺乏客观指标。现有的几种检测亚健康状态的设备和技术还存在各种问题：检测方式复杂、对操作人员要求较高、有的甚至对人体有害，并且大部分仪器处于科研阶段，尚未应用于评估和诊断。

发明内容

本发明提供一种新的用于人体功能检测的三维扫描体电图仪及检测方法，主要用于人体身体检测，以用于人体保健或医疗治疗作为参考手段使用。

一种用于人体功能检测的三维扫描体电图仪，该体电图仪包括探针、信号发生器、外壳、数据处理装置、输入装置、输出装置、电源；

输入装置与数据处理装置相连；输出装置与数据处理装置相连；

探针，共6根，分别通过线缆与数据处理装置相连；

信号发生器产生脉冲信号，分别与探针和数据处理装置相连；

信号发生器、数据处理装置置于外壳内；

探针、输入装置、输出装置在外壳外；

电源给整个体电图仪供电。

所述输入装置为键盘和鼠标，所述输出装置为显示器。

该体电图仪还含有一个打印装置。所述打印装置为打印机或图片输出机器。

一种根据上述的用于人体功能检测的三维扫描体电图仪的检测方法，该方法包括步骤：

(1)步骤1：将6个电极(即探针)分别置于头部、双手、双脚；则每两个电极之间构成一个回路；且每两个电极之间有正负极变换，一共为22个回路；

对每个回路，信号产生器产生脉冲信号，输给电极，电极输入频率3Hz±10％，脉宽：85ms±20ms方波电流，振幅：50μA信号；

同时电极得到电极输出信号，电极输出信号返回数据处理装置，与输入信号进行比较运算得到各测电回路(共22组)的原始生物电数据——即测得电回路人体的电阻值R1、电容值C；

通过电极输入信号与输出信号的改变情况，有以下关系：

H (S) = \frac{R_{2}}{R_{2} + (R_{1} | | \frac{1}{SC})} = \frac{R_{2}}{R_{2} + (\frac{R_{1}}{R_{1} SC + 1})};

所述H(S)为幅度差，S为相位，R₂为可调电阻；

(1.1)根据幅度差计算R₁值：

\{\begin{matrix} S = 0 \\ H (S) = ΔU = \frac{R_{2}}{R_{2} + R_{1}} \end{matrix}

(1.3)根据相位差计算C值：

\{\begin{matrix} | H (jω) | = ΔS = | \frac{R_{2}}{R_{2} + (\frac{R_{1}}{R_{1} jωC + 1})} | \\ ω = 2 πf \end{matrix}

所述电阻R₂根据测试者年龄、温度、性别不同进行校正，校正公式为：

{R_{2}}^{,} = R_{2} \cdot (1 - \frac{T_{a} - T_{s}}{K_{T} T_{s}}) \cdot (1 + \frac{A_{a} - A_{s}}{K_{A} A_{s}}) \cdot K_{S}

其中，T_a表示实际温度，T_S表示标准温度，A_a表示实际年龄，A_S表示标准年龄，K_T为温度校正系数，K_A为年龄校正系数，K_S为性别校正系数；

(2)步骤2：在数据处理装置中将步骤1测得的22组原始生物电数据(R₁，C)进行处理，评估得到人体组织器官的功能状态数据；

测电回路区域组织功能参数X：

X = (\frac{| C_{0} - C | (R_{0} - R_{1})}{R_{0}} \times K_{X} + 82.5) \times 100 %

测电回路区域组织结构参数Y：

Y = (\frac{C_{0} - C}{C_{0}} \times K_{Y} + 10) \times 100 %

其中，C₀为标准电容值，C为实测人体电容值，R₀为标准电阻值，R₁为实测人体电容值，K_X为功能校正系数，K_Y为结构校正系数；

(3)步骤3：将步骤2得到的测电回路区域组织功能参数X与测电回路区域组织结构参数Y进行比对；

X∈(40，100)

当X∈(80，85)范围内时，该测电回路区域的人体组织功能属于生理最佳状态；

当X∈(85，90)范围内时，该测电回路区域的人体组织功能属于轻度亢进型功能紊乱；

当X∈(90，100)范围内时，该测电回路区域的人体组织功能属于中度亢进型功能紊乱；

当X∈(70，80)范围内时，该测电回路区域的人体组织功能属于轻度衰退型功能紊乱；

当X∈(40，70)范围内时，该测电回路区域的人体组织功能属于中度衰退型功能紊乱；

Y∈(0，20)

当Y∈(8，12)范围内时，该测电回路区域的人体组织细胞间质属于生理最佳状态；

当Y∈(12，16)范围内时，该测电回路区域的人体组织细胞间质属于轻度凝胶状态异常；

当Y∈(16，20)范围内时，该测电回路区域的人体组织细胞间质属于中度凝胶状态异常；

当Y∈(4，8)范围内时，该测电回路区域的人体组织细胞间质属于轻度溶胶状态异常；

当Y∈(0，4)范围内时，该测电回路区域的人体组织细胞间质属于中度溶胶状态异常。

(4)步骤4：根据以上比对结果，我们可以以图形/和数据的形式反映到结果中并在显示装置中显示出来。所述结果为人体身体构造图。

本发明输入电极脉冲技术指标——频率：3Hz±10％，脉宽：85ms±20ms方波电流，测试电压范围：≤2V，测试电流范围：≤50μA。

本发明原理：人体作为测电回路串联进入测量电路，等效为一组并联的电阻R1与电容C。R2为信号处理器内置可调电阻。等效图如图1。图1为用于人体功能检测的三维扫描体电图仪原理图。

该体电图仪的6个电极分别置于头部、双手、双脚，每两个电极之间构成一个回路，且每两个电极之间有正负极变换，一共为22个回路，如图2。为本检测方法22个电流回路示意图。对每个回路，电极输入信号特征为：频率3Hz±10％，脉宽：85ms±20ms方波电流，振幅：50μA。电极输出信号返回信号处理器后，与输入信号进行比较运算得到各测电回路(共22组)的原始生物电数据。原始生物电数据为：测电回路(人体)的电阻值R1、电容值C。

本发明体电图仪测量时间为0.5～5分钟，可快速采集人体生理活性区皮肤的电信号，运行方法对获得的数据进行后处理，将检测结果以人体模型图的形式重现，评估各生理系统和器官的功能状态。本仪器可作为医生评价人体健康状况的辅助性手段。

本发明体电图仪能够：

(1)在短时间内(5分钟)获得人体不同区域的导电性及电容参数。

(2)评估人体各生理系统与器官的功能状态以及总体健康状况。

(3)动态分析功能。

(4)进行数据查询、分析与统计。

(5)打印检测报告。

附图说明

图1是用于人体功能检测的三维扫描体电图仪原理图。

图2为本检测方法22个电流回路示意图。

图3是22个电流回路对应人体情况示意图。

图4是本体电图仪结构示意图。

图5是输入、输出信号示意图。

图6是实施例检测数据色柱示意图。

图7是实施例检测结果示意图(风险)。

图8是检测结果(生理系统)示意图。

图9是检测结果示意图(反应在人体身体构造上的功能检测情况结果示意图)。

具体实施方式

下面结合具体实施方式说明本发明。

图1是用于人体功能检测的三维扫描体电图仪原理图。本发明的基本原理是确定人体皮肤的生理活性区域的导电性，包括电阻特性、电容特性及人体对脉冲电流的反馈信号。

人体神经系统的脉冲不仅仅只是生化过程，还伴随有电特性。心电图、脑电图等都与人体的电特性密切相关。任何生物电流特性的偏差都必然伴随着温度的变化、血流速度的变化、液体化学成分及生物化学成分的变化。如果就身体表面的过程而言，使用电测量、热成像、光测量、声学等任何方法都可以获得一定的数据，但只有电流可以穿过身体内部的任何区域。

与其它亚健康检测装置不同，人体功能状态检测系统把人体当作一个电容器。假如在机体中出现异常进程，那么它必然波及到附近的组织，即出现所谓的紊乱区域。在该区域总是产生更多的生理液体存在于细胞间质中，这些生理液体是电解质及电流的导电环境。人体功能状态检测系统可以对这些生理液体进行确定，液体越多导电性就越高。换言之，人体功能状态检测装置可以帮助我们找到紊乱区域。异常进程开始的第二个显著特征是这些细胞间质液体的流动性发生变化，它们变得更易流动，也就是说更接近于溶胶态，这有助于机体将营养物质输送到身体末端的毛细血管，而将代谢废物和毒素从异常区域排除，这也实际是人体组织在进行自我补偿的一个过程。人体功能状态检测系统可以通过电容参数的变化反映出液体这一特性的改变。如果机体自行修复了异常进程，那么一切会返回到初始状态。假如不能修复，器官或生理系统的功能开始下降(即出现生理衰退过程)，为从整体上保护机体，调节系统会对存在衰退进程的区域进行阻断或迟缓，反映在人体功能状态检测装置上就表现为测量到的导电性偏低。还有一个特性是在衰退区域内进程发展缓慢，更趋近“凝胶态”，人体功能状态检测装置根据电容参数的变化同样能判定这一状况。此外，人体对脉冲电流具有反应特性，当机体组织处于功能缺失或功能亢进偏差状态时，这种反应特性也必然会发生偏转。因此，如果在局部范围内给予人体一个周期的脉冲电流，获取反馈信号后分析其变化趋势，也可进一步从另一角度反映出该范围内机体功能的状态情况。

本发明该体电图仪包括探针，共6根，实质分为头部电极、手部电极、足部电极；这些电极分别通过线缆与数据处理装置相连；输入装置与数据处理装置相连；输出装置与数据处理装置相连；信号发生器产生脉冲信号，分别与探针和数据处理装置相连；信号发生器、数据处理装置置于外壳内；探针、输入装置、输出装置在外壳外；电源给整个体电图仪供电。图4是本体电图仪结构示意图。本发明体电图仪还含有打印装置。

对1例人体功能检测情况如下(本实施例只用于说明本发明，而不构成对本发明的任何限制)。图5是输入、输出信号示意图。

在所有电极均断路的情况下(阻值为+∞)：

1.头-头，手-手，足-足电极间阻值为0(短接)时，9、10、11、12、13、14回路信号阻抗值为100，信号电容值为0；1、3、16、18回路信号阻抗值为10，信号电容值为0；2、4、15、17回路信号阻抗值为10，信号电容值为30；

2.手-手，足-足电极间阻值为0时(短接)时，11、12、13、14回路信号阻抗值为100，信号电容值为0；1、3、9、10、16、18回路信号阻抗值为10，信号电容值为0；2、4、15、17回路信号阻抗值为10，信号电容值为30；

3.头-头，足-足电极间阻值为0时(短接)时，9、10、13、14回路信号阻抗值为100，信号电容值为0；2、4、5、7、11、12、15、17、20、22回路信号阻抗值为10，信号电容值为0；1、3、6、8、16、18、19、21回路信号阻抗值为10，信号电容值为30；

4.手-手，头-头电极间阻值为0时(短接)时，9、10、11、12回路信号阻抗值为100，信号电容值为0；6、8、13、14、19、21回路信号阻抗值为10，信号电容值为0；5、7、20、22回路信号阻抗值为10，信号电容值为30；

5.头-头电极间阻值为0时(短接)时，9、10回路信号阻抗值为100，信号电容值为0；2、4、5、6、7、8、11、12、13、14、15、17、19、20、21、22回路信号阻抗值为10，信号电容值为0；1、3、16、18回路信号阻抗值为10，信号电容值为30；

6.手-手电极间阻值为0时(短接)时，11、12回路信号阻抗值为100，信号电容值为0；1、3、6、8、9、10、13、14、16、18、19、21回路信号阻抗值为10，信号电容值为0；2、4、5、7、15、17、20、22回路信号阻抗值为10，信号电容值为30；

7.足-足电极间阻值为0时(短接)时，13、14回路信号阻抗值为100，信号电容值为0；1、2、3、4、5、7、9、10、11、12、15、16、17、18、20、22回路信号阻抗值为10，信号电容值为0；6、8、19、21回路信号阻抗值为10，信号电容值为30；

8.无短接时，1-22回路信号阻抗值为10，信号电容值为0。

图3是22个电流回路对应人体情况示意图。

检测时：

步骤1：6个电极(头部电极2、手部电极2、足部电极2)别置于头部、双手、双脚，每两个电极之间构成一个回路，且每两个电极之间有正负极变换，一共为22个回路，如图2。图2为本检测方法22个电流回路示意图。对每个回路，电极输入信号特征为：频率3Hz±10％，脉宽：85ms±20ms方波电流，振幅：50μA。

电极输出信号返回信号处理器后，与输入信号进行比较运算得到各测电回路(共22组)的原始生物电数据。原始生物电数据具体为：测电回路(人体)的电阻值R1、电容值C。

如图1所示：人体作为测电回路串联进入测量电路，等效为一组并联的电阻R1与电容C。R2为信号处理器内置可调电阻。通过输入与输出信号的改变情况，有以下关系：

H (S) = \frac{R_{2}}{R_{2} + (R_{1} | | \frac{1}{SC})} = \frac{R_{2}}{R_{2} + (\frac{R_{1}}{R_{1} SC + 1})};

所述H(S)为幅度差，S为相位，R₂为可调电阻；

(1)根据幅度差计算R₁值：

\{\begin{matrix} S = 0 \\ H (S) = ΔU = \frac{R_{2}}{R_{2} + R_{1}} \end{matrix}

(2)根据相位差计算C值：

\{\begin{matrix} | H (jω) | = ΔS = | \frac{R_{2}}{R_{2} + (\frac{R_{1}}{R_{1} jωC + 1})} | \\ ω = 2 πf \end{matrix}

另，信号处理器内置电阻R₂根据测试者年龄、温度、性别不同进行校正，校正公式如下：

{R_{2}}^{,} = R_{2} \cdot (1 - \frac{T_{a} - T_{s}}{K_{T} T_{s}}) \cdot (1 + \frac{A_{a} - A_{s}}{K_{A} A_{s}}) \cdot K_{S}

其中，T_a表示实际温度，T_S表示标准温度，A_a表示实际年龄，A_S表示标准年龄，K_T为温度校正系数，K_A为年龄校正系数，K_S为性别校正系数。

所得数据以图形形式表现如图6，图6是实施例检测数据色柱示意图。其中下部色柱为电阻值，上部色柱为电容值。

步骤2：在数据处理装置中对22组原始生物电数据(R₁，C)进行处理，计算评估得人体组织器官的功能状态数据。

测电回路区域组织功能参数X：

X = (\frac{| C_{0} - C | (R_{0} - R_{1})}{R_{0}} \times K_{X} + 82.5) \times 100 %

测电回路区域组织结构参数Y：

Y = (\frac{C_{0} - C}{C_{0}} \times K_{Y} + 10) \times 100 %

其中，C₀为标准电容值，C为实测人体电容值，R₀为标准电阻值，R₁为实测人体电容值，K_X为功能校正系数，K_Y为结构校正系数。

步骤3：比对；

X∈(40，100)

Y∈(0，20)

当Y∈(0，4)范围内时，该测电回路区域的人体组织细胞间质属于中度溶胶状态异常；

步骤4：比对得到以上结果后，以图形及数据的形式反映到结果中。

图7是实施例检测结果示意图(风险)。图8是检测结果(生理系统)示意图。图9是检测结果示意图(反应在人体身体构造上的功能检测情况结果示意图)。

本发明从功能学角度综合评估人体健康状况。其通过采集人体的生物电信号，可以评估人体组织器官的早期功能紊乱程度，有利于疾病的早期预防；基于该装置、其特定的测量模式、测量指标，综合提供人体功能状态量化评估的新方法。

本发明作为健康保健筛查设备具有操作简便，无创无害，测试时间短，精度高，重复性好的优势。它能对人体功能状况做出局部和整体评估，并由此建立一系列量化指标，为临床诊治提供依据。

Claims

1.一种用于人体功能检测的三维扫描体电图仪，其特征在于，该体电图仪包括探针、信号发生器、外壳、数据处理装置、输入装置、输出装置、电源；

探针，共6根，分别通过线缆与数据处理装置相连；

信号发生器、数据处理装置置于外壳内；

探针、输入装置、输出装置在外壳外；

电源给整个体电图仪供电。

2.根据权利要求1所述的一种用于人体功能检测的三维扫描体电图仪，其特征在于，所述输入装置为键盘和鼠标，所述输出装置为显示器。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于人体功能检测的三维扫描体电图仪，其特征在于，该体电图仪还含有一个打印装置。

4.根据权利要求3所述的一种用于人体功能检测的三维扫描体电图仪，其特征在于，所述打印装置为打印机。