CN111728612A - 生物电阻抗测量方法、接触阻抗测量方法及其装置 - Google Patents
生物电阻抗测量方法、接触阻抗测量方法及其装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111728612A CN111728612A CN202010509607.8A CN202010509607A CN111728612A CN 111728612 A CN111728612 A CN 111728612A CN 202010509607 A CN202010509607 A CN 202010509607A CN 111728612 A CN111728612 A CN 111728612A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- impedance
- group
- points
- contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/053—Measuring electrical impedance or conductance of a portion of the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Public Health (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Physiology (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
本发明公开了一种生物电阻抗测量方法、接触阻抗测量方法及其装置,采用包含至少三个电极点的电极片进行测量,每个电极片上的电极点包含互相之间不完全相同的三组电极点A、B、C,所述接触阻抗测量方法包含如下步骤:将一电极片上的A组电极点断开连接,将所述电极片上的B组和C组电极点连接激励输出和采样输入,得到B组和C组电极点之间的复阻抗ZBC,然后采用的同样的方法测量得到ZAC、ZAB,然后基于前面的测量结构,建立方程,得到电极点与生物体之间的接触阻抗′。本发明用于每次测量生物复阻抗之前,先将这一时刻的电极与生物体之间的接触阻抗测量到,在紧随其后的生物复阻抗结果测得后,减去接触电阻,可以实现了对测量结果的校正。
Description
技术领域
本发明涉及接触阻抗测量领域,具体涉及一种生物电阻抗测量方法、接触阻抗测量方法及其装置。
背景技术
多参数监护仪能为医学临床诊断提供重要的病人信息,通过各种功能模块,可实时检测人体的心电信号、心率、血氧饱和度、血压、呼吸频率和体温等重要参数,实现对各参数的监督报警。信息存储和传输,是一种监护病人的重要设备。
生物电阻抗测量(Bioelectrical Impedance Analysis,BIA),或简称阻抗技术,是一种利用生物组织与器官的电特性及其变化规律提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的检测技术。它通常是借助置于体表的电极系统向检测对象送入微小的交流测量电流或电压,检测相应的电阻抗及其变化,然后根据不同的应用目的,获取相关的生理和病理信息。
生物电阻抗法将微弱的交流电信号导入人体时,电流会随着电阻小、传导性能好的体液流传。水分的多少决定了电流通过的通路的宽度,这可用叫做阻抗的测定值来表示。以测定阻抗来算出人体构成成分的一般原理是利用人体水分与身高成正比,与人体阻抗R成反比这一原理算出来的,电流流过导体时,导体的电阻与导体长度成正比,与横截面成反比,即导体的体积可以用导体的长度和电阻的函数来表示。在人体中,导体的体积可以看作人体水分,应用于分析人体水分。
它具有无创、无害,廉价、操作简单和功能信息丰富等特点,医生和病人易于接受。国外的生物电阻抗测量技术在基础研究方面水平较高,以电阻抗断层成像技术(ET)为发展方向的新一代生物阻抗技术正吸引着各国越来越多的研究者。国内的生物阻抗技术以应用研究为主,以各种阻抗、导纳血流图为代表的生物阻抗技术已广泛用于临床,并不断取得进展,临床应用水平较高。
专利申请号为201420602171.7的实用新型专利《测量脑阻抗的成像系统》,使用了若干发射单元和一个接收单元,通过定做头套以保证每次测量的时候电极位置和上一次基本一致。在对电极接触阻抗的处理方面,通过使用弹性材料定做头套,使得电极点与生物体之间接触更加紧密。
专利申请号为201110233593.2的发明专利《基于多参数的颅内压无创检测方法及装置》,通过利用多种信号参数采集模块,即多参数监护,提高颅内压无创综合评估框架以及模型输入信息的综合性和合理性。换言之,就是用其他参数的测量来弥补生物阻抗测量中存在的不足。引入个体补偿函数,即通过过往的测量结果变化趋势来校正后续的测量。以上手段均没有从本质上解决生物阻抗测量不准确的问题。
2019年广东医科大学的劳期迎在《生物电阻抗测量技术临床应用与研究进展》一文的结论中说到,影响生物电阻抗法测量的因素很多,包括电极构成、电极之间的位置距离、人体运动、体位姿势等。其中电极构成、电极之间的位置距离对复阻抗产生的影响,主要源于电极与生物体之间的接触阻抗不是一个恒定的常数,而是一个随着时间无规律缓慢变化的值。
2018年西安理工大学郭玥的硕士学位论文《基于MATLAB的生物电阻抗谱数据处理方法研究》将复阻抗测量方法应用于注水肉的检测,其使用了针电极,避免了接触阻抗持续变化较大的问题,但是针电极不适合用于人体等活体生物阻抗的检测。
2007年第四军医大学霍旭阳的博士学位论文《颅内血肿水肿的生物电阻抗检测技术及初步实验研究》中测量动物的生物阻抗实验中,分别使用了针电极以及通过将颅钉钻在颅骨上作为电极。其说到:颅钉相较于针电极得到的电阻抗变化率较大。如果使用头皮电极无创测量,则可能得到的变化幅度将会降低。其在人体实验中,电极由宽的松紧带固定在人脑上,也仅仅只是尽量减小了接触阻抗。
2010年重庆大学程星星的硕士学位论文《基于生物电阻抗方法的颅内压无创检测仪器系统的原理与实现》中说到,在对离体生物组织进行电阻抗测量时,测量电极采用针状电极,可以很精确地获得测量点的电位信息。电极与被测介质接触面积越大,则接触阻抗越小,但是电极面积不是越大越好,特别是测量电极的面积不能太大,因为测量电极与被测介质接触处为强制等势点,因此接触面积的大小会影响电场等势线的分布。其说到,由于人体与电极的接触面积越大,接触压力越大,人体电阻值将会降低。但是其测试方法依旧采用的是:过一段时间后,对电极及贴电极的部位用酒精擦洗一下,也可以取下电极,休息一会。没有解决接触阻抗对测量结果影响的问题。
2017年苏州大学戴雨航的硕士学位论文《无创传感生物阻抗研究体脂率和血糖》中说到,在10kHz到1MHz激励频率范围内生物体组织纯电阻特性起到主导作用。其在测量阶段,说到:皮肤电阻抗变化范围比较大,所以对于人体电阻抗的影响也最大,人体与电极之间的接触面积以及接触压力越大,人体的电阻抗也将会降低。这里的皮肤电阻抗,主要反映在电极片与生物体接触部分的接触阻抗,其所述的人体电阻抗将会降低,本质就是增大接触面积和压力能使得接触阻抗变小。其采用了面积较大的接触面板作为电极、人主动握紧电极等方式最大限度的减小接触阻抗,或者使用能够提供足够压力的夹具。但在多参数监护仪的脑阻抗测量等其他无法使用大面积电极片,或者无法让生物体主动提供握力、或无法提供足够压力给电极的情况下,无法使用这种减小接触阻抗的方式。而且这种方式也仅仅是尽量减小接触阻抗,并没有消除接触阻抗的影响。
以这些专利和论文为代表的现有技术,或使用的是单一电极的电极片,回避了接触阻抗的测量问题,或只涉及测量系统的结构、算法,没有详述接触电极等结构,或者仅仅是尽量减小接触阻抗、无法消除接触阻抗的影响更没有详述接触阻抗的测量。现有技术回避了电极片与生物体之间的接触阻抗的测量,或者选择使用其他信号量(非阻抗)的测量手段来弥补。然而在实际应用中,接触阻抗是影响测量结果的一个重要因素。
发明内容
根据本发明的一方面,本发明为解决上述技术问题,提供了一种应用于生物电阻抗测量的接触阻抗测量方法,采用包含至少三个电极点的电极片进行测量,每个电极片上的电极点包含互相之间不完全相同的三组电极点A、B、C(即包括完全不同以及部分相同部分不相同),所述接触阻抗测量方法包含如下步骤:
将一电极片上的A组电极点断开连接,将所述电极片上的B组和C组电极点连接激励输出和采样输入,得到B组和C组电极点之间的复阻抗ZBC;
将所述电极片上的B组电极点断开连接,将所述电极片上的A组和C组电极点连接激励输出和采样输入,得到A组和C组电极点之间的复阻抗ZAC;
将所述电极片上的C组电极点断开连接,将所述电极片上的A组和B组电极点连接激励输出和采样输入,得到A组和B组电极点之间的复阻抗ZAB;
通过联立求解下述方程,得到电极点与生物体之间的接触阻抗′:
ZAA′+ZA′O+ZOB′+ZB′B=ZAB
ZBB′+ZB′O+ZOC′+ZC′C=ZBC
ZAA′+ZA′O+ZOC′+Zc′C=ZAC
其中,ZAA′、ZBB′、ZCC′分别为A、B、C电极点与生物体之间的接触阻抗,ZA′O+ZOB′、ZB′O+ZOC′、ZA′O+ZOC″分别为AB、BC、AC点之间除去接触阻抗外的实际生物阻抗。由于在实际应用中A、B、C三点的任意两点之间的生物阻抗远小于A、B、C三电极点与生物体的接触阻抗,也远小于待测的生物阻抗,可以带入0计算。
进一步地,所述电极片上的A、B、C三组电极点构成一等边三角形的三个顶点。
进一步地,在测量复阻抗ZBC、ZAC、ZAB中的一种或者多种时,采用下述方式测得:
除去断开连接的一组电极片,另外两组一组连接激励输出,另一组连接采样输入,测到第一复阻抗;
然后,所述另一组连接激励输出,所述另外两组一组连接采样输入,测得第二复阻抗;
第一复阻抗和第二复阻抗求平均,从而对应的得到ZBC、ZAC、ZAB中的一种或者多种。
根据本发明的另一方面,本发明为解决其技术问题,还提供了一种生物电阻抗测量方法,每次测量生物电阻抗时,均包含如下步骤:
S1、选用两个电极片,采用上述的接触阻抗测量方法测量得到电极点与生物体之间的接触阻抗;
S2、所述两个电极片,每个电极片上从A、B、C上选出一组电极点,作为第一组电极点和第二组电极点,将所述第一组电极点和第二组电极点连接激励输出和采样输入,测得第一电极点和第二电极点之间的复阻抗;
S3、基于所述第一电极点和第二电极点之间的复阻抗,以及所述电极点与生物体之间的接触阻抗,计算得到生物阻抗。
进一步地,步骤S2中,测得第一电极点和第二电极点之间的复阻抗,具体是采用下述方式测得:
第一组电极点连接激励输出,第二组电极点连接采样输入,测到第三复阻抗;
第二组电极点连接激励输出,第一组电极点连接采样输入,测到第四复阻抗;
第一复阻抗和第二复阻抗求平均,从而对应的得到第一电极点和第二电极点之间的复阻抗。
根据本发明的再一方面,本发明为解决其技术问题,还提供了一种应用于生物电阻抗测量的接触阻抗测量装置,包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器,用于执行所述存储器上所存放的计算机程序,实现上述的应用于生物电阻抗测量的接触阻抗测量方法所执行的操作。
根据本发明的最后一方面,本发明为解决其技术问题,还提供了一种生物电阻抗测量装置,包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器,用于执行所述存储器上所存放的计算机程序,实现上述的生物电阻抗测量方法所执行的操作。
实施本发明的一种生物电阻抗测量方法、接触阻抗测量方法及其装置,具有以下有益效果:本发明用于每次测量生物复阻抗之前,先将这一时刻的电极与生物体之间的接触阻抗测量到,在紧随其后的生物复阻抗结果测得后,减去接触电阻,可以实现了对测量结果的校正。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是为现有技术生物阻抗测量示意图;
图2是包含通道生物复阻抗测量功能的多参数监护仪结构框图;
图3是AD5933测量复阻抗的原理图;
图4是三电极点电极片的结构示意图;
图5是单个电极点的连接示意图;
图6是多通道生物复阻抗测量系统结构图;
图7是生物阻抗测量结果对比图;
图8是三电极点电极片测量生物阻抗的等效模型;
图9是本发明的三电极点电极片一次测量的过程示意图;
图10是4电极点电极片、5电极点电极片的结构示意图;
图11是本发明的三电极点电极片一次测量另一实施的过程示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
在目前国内外进行的生物复阻抗监测研究过程中,发现电极片与生物体之间的接触阻抗会在很大程度上影响生物阻抗的测量。由于生物体的皮肤持续分泌体分泌物、外部夹具持续出现松弛等多种不确定因素的原因,电极片与生物体之间的接触阻抗一直会持续并缓慢地变化。
参考图1,其为现有技术生物阻抗测量示意图,通过两个电极片1和2具有金属电极点A,分别与人体接触,接触后,实际测量过程中,其中一个电极点A给激励输出到人体,另一个电极点A从人体进行采样,得到采样信号输入到数据处理装置进行处理,完成一次测量电阻抗的过程。两个电极片1和2分别与人体接触部分产生接触阻抗Z1和Z2,两个电极点之间人体的实际生物阻抗为Zx,实际上传统方式测得的阻抗值Z为Z1+Zx+Z2。
一般而言,多参数监护仪可以同时对生物体的多项参数进行监测。一个功能完备的多参数监护仪基本结构框图如图2所示。一般而言,心电图、脑电图等参数关注的信号是生物体自发产生的生物电信号,关心的主要是信号的时间参数,从而对整体波形进行分析,而对于幅值参数并没不需要定量的关注,没有对电极片接触阻抗测量的需求。但是对于生物阻抗测量而言,阻抗的幅值需要定量的得出。
生物阻抗的测量系统可以通过多种形式实现,一般需要给一个激励输出源和一个采样输入点。激励源和采样电路可以自己使用复杂的外围电路搭建,也可以直接选取现成阻抗测量芯片组成的IC复阻抗测量解决方案,如图3所示的AD5933芯片,其可以测量出Zunknow。应当理解的是,阻抗测量电路以及其阻抗测量方法是本领域的常规技术,图3给出的仅仅是本发明的一种实施方式,本发明不限定于此。
参考图4,其为三电极点电极片的结构示意图。目前医疗设备中,常用的电极片均是单一电极点的。本发明的电极片与现有技术中的电极片主要的不同点在于,其电极片上有三个电极点A、B、C,分别有各自的信号线。在几何上,三个电极点A、B、C构成了一个等边三角形的顶点,等边三角形的边长一般取值较小,目的是为了在较小的范围内,可以将彼此电极点之间的生物阻抗大小视为相等。应当理解的是,上述三个电极点A、B、C不构成等边三角形的顶点,本发明的技术方案也可以实现,但是测量误差会有一定的增大。
本发明的电极片上,每个电极点A、B及C都以相同的方式接入处理装置中,并且三个电极点A、B及C构成一组,用于相互之间测量各个电极点A、B及C与接触的生物体之间的接触阻抗,每个电极点A、B及C接入数据处理装置的方式如图5所示。图5中,连接点Out和In分别连接数据处理的设备的输出端子(激励输出点)和采样信号输入端子(采样输入点),CH:n-x表示第n个通道,每个电极片对应一个通道,x为A、B、C,即每个通道包含3跟电极点A、B、C。
每个电极点A、B及C通过一个2选开关K1n-x选择通断,还可以通过另一个2选1开关K2n-x选择在K1n-x接通的情况下,电极点是和激励输出点连接,还是和采样输入点连接。这里,2选1开关的功能优选通过受控开关实现,这些受控开关连接并受控于信号处理装置,例如通过模拟开关芯片CD4053等实现。各个通道均可以独立的控制电极点的通断,所以本发明如果想要采用多个电极片,只需要简单的将每个电极片的电路并联即可耦合在一起,如图6所示,其为多通道生物复阻抗测量系统结构图。
每次测量生物复阻抗之前,使用算法先求出每个电极点与生物体之间的接触阻抗Ztmp。在得到一次生物阻抗的测量结果Z后,该系统将该次测量结果Z减去测量前通过算法得到的接触阻抗值Ztmp,从而得到校正后的生物阻抗测量结果,即两个电极点之间人体的实际生物阻抗为Zx,这里Zx=Z-Ztmp。
为什么需要在每次测量生物阻抗之前都测试一次接触阻抗呢?接触阻抗是会随着时间而无规律的变化的,例如图7所示,图中左边为理想生物阻抗测量结果,右边为夹具松弛的情况下生物阻抗测量结果,夹具持续松弛的情况下生物阻抗测量结果会随着时间越来越大,而理想的测量结果是不会这样的。
而目前所有的生物复阻抗测量系统中,均只是尽量减少接触阻抗的大小,并没有实际测量出来。这样,接触阻抗对生物阻抗测量的影响会随着时间而越来越大。因此,如果每次生物阻抗测量前,都能知道目前的接触阻抗是多少,则可以有效的对生物阻抗测量结果进行校正。
任意一个三端口电阻网络,可以用星型或者三角型电阻网络等效表示。所以当本发明设计的三电极点电极片与生物体接触的时候,三个电极点测量生物体的复阻抗的模型可以如图8所示。一个电极片上有A、B、C三个电极点,每个电极点之间的阻抗可以如图等效。其中,ZAA′、ZBB′、ZCC′分别为A、B、C电极点与生物体之间的接触阻抗,A'、B'、C'是三个电极点之间,排除了A、B、C三点的接触阻抗后的等效点,O点是星型电阻网络中的一个节点,根据外部等效原理,星型电阻网络和三角形电阻网络可以相互等效,因此可以找到一个点O,使得ZA'B'=ZA'O+ZOB',ZA'C'=ZA'O+ZAC',ZB'C'=ZB'O+ZOC'。
通过上述电极片结构和电路结构,按照等效模型I分析,计算电极片上3个电极点的接触阻抗的算法如下:
1)将A电极点连接激励输出,B电极点连接采样输入,C电极点断开连接。此时测量到的复阻抗ZA→B=ZAA′+ZA′O+ZOB′+ZB′B为电极点A与B之间的复阻抗。同样地,将A电极点连接采样输入,B电极点连接激励输出,C电极点断开连接。此时测量到的复阻抗ZB→A=ZAA′+ZA′O+ZOB′+ZB′B也为电极点A与B之间的复阻抗。
2)将A电极点断开连接,B电极点连接激励输出,C电极点连接采样输入。此时测量到的复阻抗ZB→C=ZBB′+ZB′O+ZOC′+ZC′C为电极点B与C之间的复阻抗。将A电极点断开连接,B电极点连接采样输入,C电极点连接激励输出。此时测量到的复阻抗ZC→B=ZBB′+ZB′O+ZOC′+ZC′C也为电极点B与C之间的复阻抗。
3)将A电极点连接激励输出,B电极点断开连接,C电极点连接采样输入。此时测量到的复阻抗ZA→C=ZAA′+ZA′O+ZOC′+ZC′C为电极点A与C之间的复阻抗。将A电极点连接采样输入,B电极点断开连接,C电极点连接激励输出。此时测量到的复阻抗ZC→A=ZAA′+ZA′O+ZOC′+ZC′C也为电极点B与C之间的复阻抗。
4)根据1-3步,可以列出方程组求解,解出方程组的解即为接触阻抗的值。
之所以A与B、B与C、A与C电极点之间求两次复阻抗,是为了将两次的测量值做算术平均,以便减小误差。应当理解的是,步骤1、2、3中A与B、B与C、A与C电极点之间的复阻抗均可只测量一次。
因为阻抗的测量和激励方向基本无关,所以ZAA′与ZA′A之间,ZBB′与ZB′B之间,ZCC′与ZC′C之间基本相等。
列出方程组:
这里ZA→B+ZB→A即为ZAB,其他的也与此相似。
由于A、B、C三个电极点靠的非常近,A′、B′、C′各点之间的生物阻抗远小于电极点与生物体之间的接触阻抗,所以可以认为几乎相等:
ZA′O=ZOA′=ZB′O=ZOB′=ZC′O=ZOC′=Ztmp≈0
求得:
可见通过6次测量的结果,即可计算出一个电极片的3个电极点与生物体之间的接触阻抗。在一次生物阻抗的测量过程中,需要选用2片电极片,一个电极片作为测量时候的激励输出,一个电极片作为测量时的采样输入。通过12次测量算出6个电极点的接触阻抗,选择合适的电极点,在最后的测量结果中减去使用了的电极点的接触阻抗即得到了校正后的复阻抗测量数据,如图9所示。
ZA′O+ZOB′、ZB′O+ZOC′、ZA′O+ZOC″分别为AB、BC、AC点之间除去接触阻抗外的实际生物阻抗。由于在实际应用中A、B、C三点的任意两点之间的生物阻抗远小于A、B、C三电极点与生物体的接触阻抗,也远小于待测的生物阻抗,可以带入0计算。
在分别得到了电极片1的三个电极点的接触阻抗Z1-AA′、Z1-BB′、Z1-CC′和电极片2的三个电极点的接触阻抗Z2-AA′、Z2-BB′、Z2-CC′后,假设选用了电极片1的C电极点和电极片2的A电极点,则一次阻抗测量的结果Zx可以如下计算:
同样的,这里做算数平均的目的是因为多次测量取平均值可以减小测量误差,本领域人员可以理解的是,仅仅可以通过上式中两个括号中任一个括号内的公式计算计算出Zx。
类似的,在同一个电极片上按照一定的几何图形,设置多余3个的多个电极点,目的是用于分别可以设置为激励输出点或者采样输入点的方案,均应该视为对本专利提出的电极片设计方案的推广。如:4个电极点的电极片、5个电极点的电极片等,如图10所示。又如:同时设置两个或两个以上的多个电极点连接到采样输入或激励输出等,如图11所示。类似的,本专利提出的电极点摆放位置和方式,与电极片上的电极点和导线之间的连接方式(如直接连接、或者纽扣式连接)没有直接关联、并不冲突矛盾。
即如图6所示的电路形式,指的是每个电极片上的每个电极点,都可以通过模拟开关断开、或者选通到激励输出、或者选通到采样输入(既可以作为激励输出,又可以作为采样输入),从而用于完成测量电极点的接触阻抗的过程。在本发明的其他实施例中,或者只能将激励输出作选通,或者只能将采样输入作选通,或者只能成对的同时选择激励输出和采样输入,而不能像本系统所述结构中的对每一个电极点都做到单独的选通到激励输出或采样输入。本专利提出的这种所有电极点都可以单独选通的方式,与选用的数据选择器芯片、或者其他数据通路选择方式(如继电器)没有直接的依赖关系,有多种数据选择器可以实现本方案提出的数据通路选择方案。
类似地,不仅限于3个电极点,通过多个电极点相互作为激励输出和采样输入进行多测测量后,通过结果计算出各个电极点的接触阻抗的方法,均应视为对本专利所提出算法的推广。
本专利发明了一种应用于多参数监护仪的接触阻抗测量方案,目前所有设计生物复阻抗测量的专利和文献中,均只是采用各种方式最大限度的将电极片与生物体之间的接触阻抗减小到很小,更不能得知每次测量的时候,当前的接触阻抗是否和上一次测量的时候一样,并没有将想办法将接触阻抗计算得出。因此,并不能有效的排除接,触阻抗随时间会无规律的变化对长时间生物复阻抗监测结果的影响。本发明提出方法,用于每次测量生物复阻抗之前,先将这一时刻的电极与生物体之间的接触阻抗测量到,在紧随其后的生物复阻抗结果测得后,减去接触电阻,以实现了对测量结果的校正。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (7)
1.一种应用于生物电阻抗测量的接触阻抗测量方法,其特征在于,采用包含至少三个电极点的电极片进行测量,每个电极片上的电极点包含互相之间不完全相同的三组电极点A、B、C,所述接触阻抗测量方法包含如下步骤:
将一电极片上的A组电极点断开连接,将所述电极片上的B组和C组电极点连接激励输出和采样输入,得到B组和C组电极点之间的复阻抗ZBC;
将所述电极片上的B组电极点断开连接,将所述电极片上的A组和C组电极点连接激励输出和采样输入,得到A组和C组电极点之间的复阻抗ZAC;
将所述电极片上的C组电极点断开连接,将所述电极片上的A组和B组电极点连接激励输出和采样输入,得到A组和B组电极点之间的复阻抗ZAB;
通过联立求解下述方程,得到电极点与生物体之间的接触阻抗′:
ZAA′+ZA′O+ZOB′+ZB′B=ZAB
ZBB′+ZB′O+ZOC′+ZC′C=ZBC
ZAA′+ZA′O+ZOC′+ZC′C=ZAC
其中,ZAA′、ZBB′、ZCC′分别为A、B、C电极点与生物体之间的接触阻抗,ZA′O+ZOB′、ZB′O+ZOC′、ZA′O+ZOC″分别为AB、BC、AC点之间除去接触阻抗外的实际生物阻抗。
2.根据权利要求1所述的应用于生物电阻抗测量的接触阻抗测量方法,其特征在于,所述电极片上的A、B、C三组电极点构成一等边三角形的三个顶点。
3.根据权利要求1所述的应用于生物电阻抗测量的接触阻抗测量方法,其特征在于,在测量复阻抗ZBC、ZAC、ZAB中的一种或者多种时,采用下述方式测得:
除去断开连接的一组电极片,另外两组一组连接激励输出,另一组连接采样输入,测到第一复阻抗;
然后,所述另一组连接激励输出,所述另外两组一组连接采样输入,测得第二复阻抗;
第一复阻抗和第二复阻抗求平均,从而对应的得到ZBC、ZAC、ZAB中的一种或者多种。
4.一种生物电阻抗测量方法,其特征在于,每次测量生物电阻抗时,均包含如下步骤:
S1、选用两个电极片,采用权利要求1-3任意一项所述的接触阻抗测量方法测量得到电极点与生物体之间的接触阻抗;
S2、所述两个电极片,每个电极片上从A、B、C上选出一组电极点,作为第一组电极点和第二组电极点,将所述第一组电极点和第二组电极点连接激励输出和采样输入,测得第一电极点和第二电极点之间的复阻抗;
S3、基于所述第一电极点和第二电极点之间的复阻抗,以及所述电极点与生物体之间的接触阻抗,计算得到生物阻抗。
5.根据权利要求4所述生物电阻抗测量方法,其特征在于,步骤S2中,测得第一电极点和第二电极点之间的复阻抗,具体是采用下述方式测得:
第一组电极点连接激励输出,第二组电极点连接采样输入,测到第三复阻抗;
第二组电极点连接激励输出,第一组电极点连接采样输入,测到第四复阻抗;
第一复阻抗和第二复阻抗求平均,从而对应的得到第一电极点和第二电极点之间的复阻抗。
6.一种应用于生物电阻抗测量的接触阻抗测量装置,包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器,用于执行所述存储器上所存放的计算机程序,实现如权利要求1至权利要求3任一项所述的应用于生物电阻抗测量的接触阻抗测量方法所执行的操作。
7.一种生物电阻抗测量装置,包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器,用于执行所述存储器上所存放的计算机程序,实现如权利要求4至权利要求5任一项所述的生物电阻抗测量方法所执行的操作。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010509607.8A CN111728612B (zh) | 2020-06-05 | 2020-06-05 | 生物电阻抗测量方法、接触阻抗测量方法及其装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010509607.8A CN111728612B (zh) | 2020-06-05 | 2020-06-05 | 生物电阻抗测量方法、接触阻抗测量方法及其装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111728612A true CN111728612A (zh) | 2020-10-02 |
CN111728612B CN111728612B (zh) | 2022-05-03 |
Family
ID=72648392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010509607.8A Active CN111728612B (zh) | 2020-06-05 | 2020-06-05 | 生物电阻抗测量方法、接触阻抗测量方法及其装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111728612B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113093061A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-09 | 北京机械设备研究所 | 一种基于扫频筛选的柔性阵列电极通断检测方法 |
CN114848084A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-05 | 上海交通大学 | 颅骨钻削电阻抗反馈系统及控制方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1327375A (zh) * | 1999-10-07 | 2001-12-19 | 大和制衡株式会社 | 人体脂肪测量设备 |
CN103876738A (zh) * | 2014-04-03 | 2014-06-25 | 思澜科技(成都)有限公司 | 基于频谱特性的生物阻抗测量探针、测量系统及方法 |
CN105997072A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-10-12 | 中国人民解放军第四军医大学 | 一种基于测量精度的电阻抗检测用电极接触状态检测方法 |
CN106175763A (zh) * | 2014-10-21 | 2016-12-07 | 三星电子株式会社 | 用于测量体脂的装置及其方法 |
US20170172452A1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for measuring bioelectric impedance using three-electrode sensor |
US20180070849A1 (en) * | 2015-03-23 | 2018-03-15 | Rs Medical Monitoring Ltd. | A method and system for multi-electrode monitoring of internal electrical impedance of a biological object |
WO2018102855A1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | Visionsearch Pty Limited | Bioamplifier and impedance measurement system |
US20180214084A1 (en) * | 2014-04-11 | 2018-08-02 | Texas Instruments Incorporated | Measuring electrode impedance in an impedance measurement circuit |
CN110547797A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 亚德诺半导体无限责任公司 | 生物阻抗和接触阻抗测量 |
-
2020
- 2020-06-05 CN CN202010509607.8A patent/CN111728612B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1327375A (zh) * | 1999-10-07 | 2001-12-19 | 大和制衡株式会社 | 人体脂肪测量设备 |
CN103876738A (zh) * | 2014-04-03 | 2014-06-25 | 思澜科技(成都)有限公司 | 基于频谱特性的生物阻抗测量探针、测量系统及方法 |
US20180214084A1 (en) * | 2014-04-11 | 2018-08-02 | Texas Instruments Incorporated | Measuring electrode impedance in an impedance measurement circuit |
CN106175763A (zh) * | 2014-10-21 | 2016-12-07 | 三星电子株式会社 | 用于测量体脂的装置及其方法 |
US20180070849A1 (en) * | 2015-03-23 | 2018-03-15 | Rs Medical Monitoring Ltd. | A method and system for multi-electrode monitoring of internal electrical impedance of a biological object |
US20170172452A1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for measuring bioelectric impedance using three-electrode sensor |
CN105997072A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-10-12 | 中国人民解放军第四军医大学 | 一种基于测量精度的电阻抗检测用电极接触状态检测方法 |
WO2018102855A1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | Visionsearch Pty Limited | Bioamplifier and impedance measurement system |
CN110547797A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 亚德诺半导体无限责任公司 | 生物阻抗和接触阻抗测量 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
TAJI, B. ET AL: "Effect of Pressure on Skin-electrode Impedance in Wearable Biomedical Measurement Devices", 《IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113093061A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-09 | 北京机械设备研究所 | 一种基于扫频筛选的柔性阵列电极通断检测方法 |
CN114848084A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-05 | 上海交通大学 | 颅骨钻削电阻抗反馈系统及控制方法 |
CN114848084B (zh) * | 2022-06-09 | 2022-11-18 | 上海交通大学 | 颅骨钻削电阻抗反馈系统及控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111728612B (zh) | 2022-05-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sanchez et al. | Electrical impedance myography and its applications in neuromuscular disorders | |
Taji et al. | Effect of pressure on skin-electrode impedance in wearable biomedical measurement devices | |
US7340294B2 (en) | Impedance measurement apparatus for assessment of biomedical electrode interface quality | |
EP0669822B1 (en) | Investigation of a body | |
Hafid et al. | Full impedance cardiography measurement device using raspberry PI3 and system-on-chip biomedical instrumentation solutions | |
US7003346B2 (en) | Method for illness and disease determination and management | |
EP1551290B1 (de) | Impedanzbasiertes messverfahren für hämodynamische parameter | |
Alberola-Rubio et al. | Comparison of non-invasive electrohysterographic recording techniques for monitoring uterine dynamics | |
CN107205683B (zh) | 用于监测生物体的内部电阻抗的方法和系统 | |
US20060264775A1 (en) | Methods of and apparatus for determining fluid volume presence in mammalian tissue | |
Stahn et al. | Use of bioelectrical impedance: general principles and overview | |
CN111728612B (zh) | 生物电阻抗测量方法、接触阻抗测量方法及其装置 | |
CN213075633U (zh) | 多电极点电极片的生物阻抗测量电路及生物阻抗测量装置 | |
EP3209197B1 (en) | Simultaneous impedance testing method and apparatus | |
RU2732344C2 (ru) | Система, регистратор и способ поверхностной электромиографии | |
Pittella et al. | Metrological characterization of a combined bio-impedance plethysmograph and spectrometer | |
Ahad et al. | Correlation between muscle electrical impedance data and standard neurophysiologic parameters after experimental neurogenic injury | |
Pani et al. | Evaluation of novel textile electrodes for ECG signals monitoring based on PEDOT: PSS-treated woven fabrics | |
Schoeller et al. | Determination of body fluids by the impedance technique | |
Bera et al. | A battery-based constant current source (Bb-CCS) for biomedical applications | |
Ohmine et al. | Basic study of new diagnostic modality according to noninvasive measurement of the electrical conductivity of tissues | |
Cai et al. | Influence of temperature on the distribution of blood in humans as assessed by electrical impedance | |
Wartzek et al. | Automatic electrode selection in unobtrusive capacitive ECG measurements | |
CN207084819U (zh) | 人体健康检测系统 | |
Dubiel | Bioelectrical impedance analysis in medicine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220623 Address after: 430000 No. 2, building 5, No. 46-6, Hanyi Road, Qiaokou District, Wuhan City, Hubei Province Patentee after: Song Yonghong Address before: 443000 No. 1, floor 9, unit B, building 1, phase II, Bohan technology optoelectronic information industry base, Maodian village, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province Patentee before: Wuhan Lishi Medical Technology Co.,Ltd. |