CN213075633U - 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 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种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，包含：主控芯片、阻抗测量芯片、各自至少包含三个电极点的第一电极片和第二电极片、至少12个二选一受控开关以及人机交互装置，利用本发明的生物阻抗的测量电路进行测量，对数据进行处理后以获取接触阻抗和计算得到消除接触阻抗后的生物阻抗。
Description
技术领域
本发明涉及接触阻抗测量领域，具体涉及一种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。
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，为此需要提供一种生物阻抗的测量电路，利用该电路进行测量，对数据进行处理后以获取接触阻抗和计算得到消除接触阻抗后的生物阻抗。
发明内容
根据本发明的其中一方面，本发明为解决上述技术问题，提供了一种多电极点电极片的生物电阻抗测量电路，包含：
主控芯片；
阻抗测量芯片，连接并受控于主控芯片；
第一电极片，包含至少三个电极点；
第二电极片，包含至少三个电极点；
至少12个二选一受控开关，每两个为一组，各组分别对应一个电极点，各个二选一受控开关的控制端连接并受控于所述主控芯片，各电极点与对应的一组二选一受控开关的连接方式为：其中一个二选一受控开关的两个动端分别连接所述阻抗测量芯片，分别用于传输激励输出和采样输入，另一个二选一受控开关的两个动端中，一个连接所述其中一个二选一受控开关的不动端，另一个断开，所述另一个二选一受控开关的不动端连接对应的连接点；
人机交互装置，连接并受控于主控芯片，用于测量数据的显示与进行测量操作。
进一步地，在本发明的多电极点电极片的生物电阻抗测量电路，所述主控芯片为STM32F103RDT6芯片。
进一步地，在本发明的多电极点电极片的生物电阻抗测量电路，阻抗测量芯片为AD5933，AD5933的第15、16引脚分别连接至主控芯片，实现与主控芯片的双向通信，第5和6引脚分别连接至所述其中一个二选一受控开关的两个动端，以分别用于传输采样输入和激励输出，且第4和5引脚之间连接有反馈电阻，第8引脚连接时钟信号。
进一步地，在本发明的多电极点电极片的生物电阻抗测量电路，所述主控芯片为STM32F103RDT6芯片所述二选一受控开关的型号均为FTR B3GAA4.5Z；所有的FTRB3GAA4.5Z的连接方式均如下：
FTR B3GAA4.5Z的第2引脚与阻抗测量芯片连接以传输激励输出，第4引脚与与阻抗测量芯片连接以传输采样输入，第8引脚作为二选一受控开关的控制端连接至主控芯片的I/O端口，第8引脚与第1引脚之间连接有一个二极管，二极管的阳极连接第8引脚，阴极连接第1引脚；且主控芯片的I/O端口与FTR B3GAA4.5Z的第8引脚之间连接有3.3V转5V的转换电路。
进一步地，在本发明的多电极点电极片的生物电阻抗测量电路，所述主控芯片为STM32F103RDT6芯片各个所述转换电路具体包括：第一至第三限流电阻以及一个NMOS，NMOS的S极连接至主控芯片的I/O端口，且同时通过第一限流电阻连接3.3V电源，NMOS的D极一方面连接FTR B3GAA4.5Z的第8引脚，另一方面通过第三限流电阻连接5V电源，NMOS的G极通过第二限流电阻连接3.3V电源。
进一步地，在本发明的多电极点电极片的生物电阻抗测量电路，所述主控芯片为STM32F103RDT6芯片所述第一至第三限流电阻的阻值大小均为10K欧。
进一步地，在本发明的多电极点电极片的生物电阻抗测量电路，所述主控芯片为STM32F103RDT6芯片所述人机交互装置包括LCD显示屏和以及按键，LCD显示屏和以及按键连接至所述主控芯片的I/O端口。
根据本发明的另一方面，本发明为解决其技术问题，还提供了一种生物阻抗测量装置，其特征在于，采用上述任一项所述的生物阻抗测量电路进行生物阻抗测量。
实施本发明的一种多电极点电极片的生物阻抗测量电路，具有以下有益效果：利用本发明的生物阻抗的测量电路进行测量，对数据进行处理后以获取接触阻抗和计算得到消除接触阻抗后的生物阻抗。
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是三电极点电极片的结构示意图；
图3是多通道生物复阻抗测量系统结构图；
图4是本发明的电极片以及二选一受控开关部分的电路图；
图5是本发明的主控芯片、人机交互装置以及阻抗测量芯片的电路图；
图6是4电极点电极片、5电极点电极片的结构示意图；
图7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。
参考图2，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t1、t2、t3，分别有各自的信号线。在几何上，三个电极点t1、t2、t3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t1、t2、t3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t1、t2、t3都以相同的方式接入处理装置中，并且三个电极点t1、t2、t3构成一组，用于相互之间测量各个电极点t1、t2、t3与接触的生物体之间的接触阻抗。每个电极点t1、t2、t3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。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3所示，其为多通道生物复阻抗测量系统结构图。
参考图4以及图5，图4是本发明的电极片以及二选一受控开关部分的电路图，图5是本发明的主控芯片、人机交互装置以及阻抗测量芯片的电路图。本发明的多电极点电极片的生物电阻抗测量电路，包含：
主控芯片；
阻抗测量芯片，连接并受控于主控芯片；
第一电极片p1，包含至少三个电极点；
第二电极片p2，包含至少三个电极点；
至少12个二选一受控开关，每两个为一组，各组分别对应一个电极点，各个二选一受控开关的控制端连接并受控于所述主控芯片，各电极点与对应的一组二选一受控开关的连接方式为：其中一个二选一受控开关的两个动端分别连接所述阻抗测量芯片，分别用于传输激励输出和采样输入，另一个二选一受控开关的两个动端中，一个连接所述其中一个二选一受控开关的不动端，另一个断开，所述另一个二选一受控开关的不动端连接对应的连接点；
人机交互装置，连接并受控于主控芯片，用于测量数据的显示与进行测量操作。
其中，所述主控芯片为STM32F103RDT6芯片，阻抗测量芯片为AD5933，AD5933的第15、16引脚分别连接至主控芯片，实现与主控芯片的双向通信，通信方式iic方式，从而实现主控芯片对阻抗测量芯片的配置，也用于阻抗测量芯片从AD5933获取测量的阻抗值。
第5和6引脚分别连接至所述其中一个二选一受控开关的两个动端，以分别用于传输采样输入和激励输出，且第4和5引脚之间连接有反馈电阻，第8引脚连接时钟信号。二选一受控开关的型号均为FTR B3GAA4.5Z；所有的FTR B3GAA4.5Z的连接方式均如下：
FTR B3GAA4.5Z的第2引脚与阻抗测量芯片连接以传输激励输出，第4引脚与与阻抗测量芯片连接以传输采样输入，第8引脚作为二选一受控开关的控制端连接至主控芯片的I/O端口，第8引脚与第1引脚之间连接有一个二极管，二极管的阳极连接第8引脚，阴极连接第1引脚；且主控芯片的I/O端口与FTR B3GAA4.5Z的第8引脚之间连接有3.3V转5V的转换电路。
各个所述转换电路具体包括：第一至第三限流电阻以及一个NMOS，NMOS的S极连接至主控芯片的I/O端口，且同时通过第一限流电阻连接3.3V电源，NMOS的D极一方面连接FTRB3GAA4.5Z的第8引脚，另一方面通过第三限流电阻连接5V电源，NMOS的G极通过第二限流电阻连接3.3V电源，其中，所述第一至第三限流电阻的阻值大小均为10K欧。主控芯片的12个IO端/口经过电平转换后，为sel_p1t1～sel_p2t3、ctrl_p1t1～ctrl_p2t3共12个接口，分别由接插件P6引出，与测量电路中的P4的12个二选一受控开关控制控制端连接。12个二选一受控开关的输出与电极点的连接状态的关系如下表(＝1表示输出5V高电平，＝0表示输出0V低电平，-表示任意值均可)：
| 电极点状态 | ctrl关断控制 | sel选择控制 |
| p1t1断开 | ctrl_p1t1＝0 | - |
| p1t1输入 | ctrl_p1t1＝1 | sel_p1t1＝0 |
| p1t1激励 | ctrl_p1t1＝1 | sel_p1t1＝1 |
| p1t2断开 | ctrl_p1t2＝0 | - |
| p1t2输入 | ctrl_p1t2＝1 | sel_p1t2＝0 |
| p1t2激励 | ctrl_p1t2＝1 | sel_p1t2＝1 |
| p1t3断开 | ctrl_p1t3＝0 | - |
| p1t3输入 | ctrl_p1t3＝1 | sel_p1t3＝0 |
| p1t3激励 | ctrl_p1t3＝1 | sel_p1t3＝1 |
| p2t1断开 | ctrl_p2t1＝0 | - |
| p2t1输入 | ctrl_p2t1＝1 | sel_p2t1＝0 |
| p2t1激励 | ctrl_p2t1＝1 | sel_p2t1＝1 |
| p2t2断开 | ctrl_p2t2＝0 | - |
| p2t2输入 | ctrl_p2t2＝1 | sel_p2t2＝0 |
| p2t2激励 | ctrl_p2t2＝1 | sel_p2t2＝1 |
| p2t3断开 | ctrl_p2t3＝0 | - |
| p2t3输入 | ctrl_p2t3＝1 | sel_p2t3＝0 |
| p2t3激励 | ctrl_p2t3＝1 | sel_p2t3＝1 |
人机交互装置包括LCD显示屏和以及按键，LCD显示屏和以及按键连接至所述主控芯片的I/O端口。
图4与图5中，Jtag部分为预留的用于系统下载程序和调试的接口，Led为用于交互的指示灯，为Key用于交互的按键，preserved uart port为预留的通讯接口，系统可以和其他设备通过串口通讯，传递数据，SPI LCD为连接LCD显示器的接口，AD5933 CLK为给AD5933芯片提供时钟的有源晶振。
ctrl gpio：stm32的12个控制io经过电平转换后，为sel_p1t1～sel_p2t3、ctrl_p1t1～ctrl_p2t3共12个接口，分别由接插件P6引出，与测量电路中的P4的12个继电器控制接口相连接。
本发明的使用方法与测量原理如下：本发明可以选用电极片p1中的一个电极点和电极片p2中的一个电极点，作为现有的测量装置与方法使用，即与图1中所示出的装置与方法相似，也可以采用使用下述方法与原理进行测量。
每个电极点p1t1、p1t2、p1t3、p2t1、p2t2、p2t3(p1t1表示电极片p1的电极点t1，其他也与此类似)与生物体之间的接触阻抗Z11、Z12、Z13、Z21、Z22、Z23求法如下：
(1)p1t1电极点连接激励输出(ctrl_p1t1＝1，sel_p1t1＝1)
(2)p1t2电极点连接采样输入(ctrl_p1t2＝1，sel_p1t2＝0)
(3)p1t3电极点断开连接(ctrl_p1t3＝0)
(4)p2t1电极点断开、p2t2电极点断开、p2t3电极点断开
(5)获取AD5933测量到的阻抗值Z p1t1→p1t2，为电极点t1与t2之间的阻抗。
(6)p1t1电极点连接采样输入(ctrl_p1t1＝1，sel_p1t1＝0)
(7)p1t2电极点连接激励输出(ctrl_p1t2＝1，sel_p1t2＝1)
(8)p1t3电极点断开连接(ctrl_p1t3＝0)
(9)p2t1电极点断开、p2t2电极点断开、p2t3电极点断开
(10)获取AD5933测量到的阻抗值Z p1t2→p1t1，也为电极点t1与t2之间的阻抗。
(11)可以对两次结果求算术平均，电极点p1t1与p1t2之间的阻抗＝(Zp1t2→p1t1+Zp1t1→p1t2)/2
由于t1、t2、t3三个电极点靠的非常近，三点之间的生物阻抗远小于电极点的接触阻抗，并可视为相等，记为Ztmp作一个常数。记p1t1的接触阻抗为Z11，记p1t2的接触阻抗为Z12，则(Zp1t2→p1t1+Zp1t1→p1t2)/2＝Z11+Ztmp+Z12。
同理，可测得：Zp1t3→p1t2、Zp1t2→p1t3、Zp1t3→p1t1、Zp1t1→p1t3。
同理可得
Z12+Ztmp+Z13＝(Zp1t3→p1t2+Zp1t2→p1t3)/2
Z11+Ztmp+Z13＝(Zp1t3→p1t1+Zp1t1→p1t3)/2
解联立方程：
Z11＝(1/4)×(Zp1t1→p1t2+Zp1t1→p1t3+Zp1t2→p1t1-Zp1t2→p1t3+Zp1t3→p1t1-Zp1t3→p1t2)-Ztmp
Z12＝(1/4)×(Zp1t1→p1t2-Zp1t1→p1t3+Zp1t2→p1t1+Zp1t2→p1t3-Zp1t3→p1t1+Zp1t3→p1t2)-Ztmp
可以得出p1t1、p1t2、p1t3的接触阻抗Z11，Z12，Z13。由于Ztmp在实际应用中相比于待测阻抗和接触阻抗都非常小，可以带入0计算。
之所以t1与t2、t2与t3、t1与t3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，上述步骤1、2、3中t1与t2、t2与t3、t1与t3电极点之间的复阻抗均可只测量一次。
在得到了电极片p1的三个电极点的接触阻抗Z11、Z12、Z13，同理可以得到电极片p2的三个电极点p2t1、p2t2、p2t3的接触阻抗Z21，Z22，Z23的接触阻抗后，假设选用了电极片p1的t3电极点和电极片p2的t1电极点，则一次阻抗测量的结果Zx可以如下计算：
Zx＝((Zp1t3→p2t1-Z13-Z21)+(Zp2t1→p1t3-Z13-Z21))/2
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。采用其他的电极点的计算方法也与此类似。
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(电极点以A、B、C等示出)等，如图6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7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3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 (8)
1.一种多电极点电极片的生物阻抗测量电路，其特征在于，包含：
主控芯片；
阻抗测量芯片，连接并受控于主控芯片；
第一电极片，包含至少三个电极点；
第二电极片，包含至少三个电极点；
至少12个二选一受控开关，每两个为一组，各组分别对应一个电极点，各个二选一受控开关的控制端连接并受控于所述主控芯片，各电极点与对应的一组二选一受控开关的连接方式为：其中一个二选一受控开关的两个动端分别连接所述阻抗测量芯片，分别用于传输激励输出和采样输入，另一个二选一受控开关的两个动端中，一个连接所述其中一个二选一受控开关的不动端，另一个断开，所述另一个二选一受控开关的不动端连接对应的连接点；
人机交互装置，连接并受控于主控芯片，用于测量数据的显示与进行测量操作。
2.根据权利要求1所述的多电极点电极片的生物阻抗测量电路，其特征在于，所述主控芯片为STM32F103RDT6芯片。
3.根据权利要求1所述的多电极点电极片的生物阻抗测量电路，其特征在于，阻抗测量芯片为AD5933，AD5933的第15、16引脚分别连接至主控芯片，实现与主控芯片的双向通信，第5和6引脚分别连接至所述其中一个二选一受控开关的两个动端，以分别用于传输采样输入和激励输出，且第4和5引脚之间连接有反馈电阻，第8引脚连接时钟信号。
4.根据权利要求2所述的多电极点电极片的生物阻抗测量电路，其特征在于，所述二选一受控开关的型号均为FTR B3GAA4.5Z；所有的FTR B3GAA4.5Z的连接方式均如下：
FTR B3GAA4.5Z的第2引脚与阻抗测量芯片连接以传输激励输出，第4引脚与与阻抗测量芯片连接以传输采样输入，第8引脚作为二选一受控开关的控制端连接至主控芯片的I/O端口，第8引脚与第1引脚之间连接有一个二极管，二极管的阳极连接第8引脚，阴极连接第1引脚；且主控芯片的I/O端口与FTR B3GAA4.5Z的第8引脚之间连接有3.3V转5V的转换电路。
5.根据权利要求4所述的多电极点电极片的生物阻抗测量电路，其特征在于，各个所述转换电路具体包括：第一至第三限流电阻以及一个NMOS，NMOS的S极连接至主控芯片的I/O端口，且同时通过第一限流电阻连接3.3V电源，NMOS的D极一方面连接FTR B3GAA4.5Z的第8引脚，另一方面通过第三限流电阻连接5V电源，NMOS的G极通过第二限流电阻连接3.3V电源。
6.根据权利要求1所述的多电极点电极片的生物阻抗测量电路，其特征在于，所述第一至第三限流电阻的阻值大小均为10K欧。
7.根据权利要求1所述的多电极点电极片的生物阻抗测量电路，其特征在于，所述人机交互装置包括LCD显示屏和以及按键，LCD显示屏和以及按键连接至所述主控芯片的I/O端口。
8.一种生物阻抗测量装置，其特征在于，采用如权1-7任一项所述的生物阻抗测量电路进行生物阻抗测量。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114081468A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-02-25 | 北京华睿博视医学影像技术有限公司 | 具有准周期性凹凸持液结构的电极片及电极带 |
| TWI822447B (zh) * | 2021-12-28 | 2023-11-11 | 財團法人工業技術研究院 | 動作監控感測器 |
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2020
- 2020-06-05 CN CN202021028466.XU patent/CN213075633U/zh active Active
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