DE102015101785A1 - bioelectrical impedance measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bioimpedanzmessvorrichtung zur Bestimmung von Zusammensetzungsdaten des menschlichen Körpers mit mehreren an Gliedmaßen des Körpers anbringbaren Elektroden und damit verbindbaren elektrischen Schaltungen einschließlich einer Wechselstromquelle, einer Spannungsmessschaltung und einer Steuer- und Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, den Betrieb von Wechselstromquelle und Spannungsmessschaltung und deren selektive Verbindung mit den Elektroden zu steuern und nach Maßgabe von vorbestimmten Messprogrammen jeweils über zwei für das jeweilige Messprogramm spezifische Elektroden einen Wechselstrom aus der Wechselstromquelle in den Körper einzuprägen und mit zwei Elektroden an verschiedenen Gliedmaßen mittels der Spannungsmessschaltung die resultierende Spannung zu erfassen und daraus die Impedanz der stromdurchflossenen Körperkomponente zwischen den die Spannung erfassenden Elektroden zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, im Zusammenhang mit der Bestimmung der Impedanz einen Störungstest durchzuführen, indem in einem Zeitintervall kein Wechselstrom aus der Wechselstromquelle in den Körper eingeprägt wird, in diesem Zeitintervall das Spannungsignal zwischen den mit der Spannungsmessschaltung verbundenen Elektroden erfasst und auf ein Schwellenkriterium überprüft wird und bei dessen Überschreitung das Vorhandensein einer elektromagnetischen Störung festgestellt wird.The present invention relates to a bioimpedance measuring apparatus for determining composition data of the human body having a plurality of electrodes attachable to limbs of the body and electrical circuits connectable therewith, including an AC power source, a voltage measuring circuit and a control and evaluation unit configured to control the operation of the AC power source and the voltage measuring circuit and to control their selective connection to the electrodes and to impress an alternating current from the alternating current source into the body in accordance with predetermined measuring programs via two electrodes specific to the respective measuring program and to detect the resulting voltage with two electrodes at different limbs by means of the voltage measuring circuit and from this to determine the impedance of the current flowing body component between the voltage sensing electrodes, characterized in that the Steue R and evaluation unit is configured to perform a fault test in connection with the determination of the impedance by no alternating current from the AC source is impressed in a time interval in this time interval, the voltage signal between the voltage measuring circuit connected to the electrodes detected and on Threshold criterion is checked and if it is exceeded the presence of an electromagnetic interference is detected.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bioimpedanzmessvorrichtung zur Bestimmung von Zusammensetzungsdaten des menschlichen Körpers mit mehreren an Gliedmaßen des Körpers anbringbaren Elektroden und damit verbundenen elektrischen Schaltungen einschließlich einer Wechselstromquelle, einer Spannungsmessschaltung und einer Steuer- und Auswerteeinheit, die dazu eingerichtet ist, den Betrieb von Wechselstromquelle und Spannungsmessschaltung und deren selektive Verbindung zu den Elektroden zu steuern und nach Maßgabe von vorbestimmten Messprogrammen jeweils über zwei für das jeweilige Messprogramm spezifische Elektroden einen Wechselstrom aus der Wechselstromquelle in den Körper einzuprägen und mit zwei Elektroden an verschiedenen Gliedmaßen mittels der Spannungsmessschaltung die resultierende Spannung zu erfassen und daraus die Impedanz der stromdurchflossenen Körperkomponente zwischen den die Spannung erfassenden Elektroden zu bestimmen. The present invention relates to a bioimpedance measuring apparatus for determining composition data of the human body having a plurality of electrodes attachable to limbs of the body and associated electrical circuits including an AC power source, a voltage measuring circuit and a control and evaluation unit configured to control the operation of the AC power source and the voltage measuring circuit and to control their selective connection to the electrodes and to impress an alternating current from the alternating current source into the body in accordance with predetermined measuring programs via two electrodes specific to the respective measuring program and to detect the resulting voltage with two electrodes at different limbs by means of the voltage measuring circuit and from this to determine the impedance of the current flowing body component between the voltage sensing electrodes.
Typische Körperzusammensetzungsdaten beziehen sich auf den Fettgehalt, der oft im Zusammenhang mit der Bestimmung des Körpergewichts von Interesse ist. Die Leitfähigkeit des menschlichen Körpers hängt empfindlich vom Wasseranteil ab. Da die fettfreien Anteile des Körpers, wie Muskeln und Körperflüssigkeiten, einen Großteil des körpereigenen Wassers beinhalten, wohingegen Fettgewebe aufgrund seiner hydrophoben Eigenschaften einen sehr geringen Wasseranteil aufweist, können durch die Bestimmung der Leitfähigkeit des Körpers oder eines Körpersegments Rückschlüsse auf den relativen Anteil an Fett gezogen werden, wobei weitere körperspezifische Daten wie Körperlänge und Körpergewicht der untersuchten Person bei der Bestimmung berücksichtigt werden. Äquivalent zu der Bestimmung der Leitfähigkeit ist natürlich eine Bestimmung des entsprechenden Widerstands oder der Impedanz des betrachteten Körpersegments. Typical body composition data refers to the fat content that is often of interest in determining body weight. The conductivity of the human body is sensitive to the amount of water. Since the fat-free parts of the body, such as muscles and body fluids, contain a large part of the body's water, whereas fat tissue has a very low water content due to its hydrophobic properties, conclusions about the relative amount of fat can be drawn by determining the conductivity of the body or a body segment taking into account further body-specific data such as body length and body weight of the person being examined. Equivalent to the determination of the conductivity, of course, is a determination of the corresponding resistance or impedance of the considered body segment.
Aus Bioimpedanzmessungen können so für den Fettanteil repräsentative Werte des Körpers abgeleitet werden, worunter hier nicht nur der Fettanteil des Körpers selbst versanden wird, sondern auch dazu proportionale oder komplementäre Körperkenngrößen, zum Beispiel die fettfreie Masse (FFM) des Körpers (die bei Kenntnis des Körpergewichts komplementär zur Fettmasse ist), die Fettmasse (FM), die Gesamtkörperwassermasse (TBW), die extrazelluläre Wassermasse (ECW) oder die Weichteilmasse (lean-soft-tissue, LST). Bioimpedance measurements can be used to derive representative values of the body for the percentage of fat, including not only the fat content of the body itself, but also proportional or complementary body characteristics, such as the fat-free mass (FFM) of the body (the body weight complementary to fat mass), fat mass (FM), total body water mass (TBW), extracellular mass (ECW) or soft-tissue tissue (LST).
Eine Bioimpedanzmessvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist zum Beispiel in
Es gibt auch Vorrichtungen, bei denen gleichzeitig über ein Elektrodenpaar Strom eingeprägt und Spannung gemessen wird, hier muss dann der außerhalb des Körpers der zu untersuchenden Person liegende Teil des Stromkreises mit seinem Widerstand berücksichtigt und dessen Beitrag zu der Messung des Widerstands bzw. der Impedanz korrigiert werden. Ferner gehr dabei auch die Impedanz der Haut ein, was im Messergebnis noch korrigiert werden muss. There are also devices in which at the same time impressed current and voltage across a pair of electrodes, here then the outside of the body of the person to be examined part of the circuit taken into account with its resistance and corrects its contribution to the measurement of resistance or impedance become. It also includes the impedance of the skin, which must be corrected in the measurement yet.
Technische Hintergründe und Variationsmöglichkeiten von Bioimpedanzmessungen und deren Ausnutzung zur Ermittlung von Körperzusammensetzungsparametern sind z.B. in dem
Neben der einleitend beschriebenen Bioimpedanzmessvorrichtung mit einer Standplattform und Handgriffen, mit der Personen im Stehen untersucht werden können, gibt es Vorrichtungen, die für liegende oder sitzende Personen besser geeignet sind. Eine Bioimpedanzmessvorrichtung für liegende Probanden ist z.B. in
Um die Sicherheit der zu untersuchenden Person nicht zu gefährden, gibt es niedrige Grenzen für die Amplituden des eingeprägten Wechselstroms. Typische Bioimpedanzmessvorrichtungen verwenden z.B. Messströme mit einer Amplitude von 100 µA. Aufgrund des niedrigen Niveaus des Messstroms sind die resultierenden Spannungen entsprechend klein, d.h. die Spannungsmessschaltung muss kleine Spannungssignale empfindlich und genau erfassen können. Der menschliche Körper kann aber im gewissen Umfang als „Antenne“ fungieren, d.h. störende elektromagnetische Wellen empfangen, die zu einem Wechselspannungssignal zwischen den beiden Messelektroden führen. Dies können zum Beispiel Radiowellen und elektromagnetische Wechselfelder sein, die von elektrotechnischen Apparaten und Anlagen in der Umgebung erzeugt werden. Derartige Störungen können das zu messende Spannungssignal überlagern, so dass die Messung verfälscht oder völlig unbrauchbar gemacht wird. Selbst wenn eine Bioimpedanzmessvorrichtung beim Hersteller einen EMV-Test besteht (Test der elektromagnetischen Verträglichkeit), können am Einsatzort Störungen auftreten. Beispielsweise arbeiten Mittelwellensender auf Frequenzen, die in EMV-Tests nicht per Einstrahlung über Felder getestet werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass am Einsatzort der Bioimpedanzmessvorrichtung in der Umgebung störende elektrische Geräte arbeiten. Dies kann zu fehlerhaften Messungen oder sogar zu so starken Störungen führen, dass gar keine sinnvollen Messungen durchgeführt werden können. In der Regel sind solche elektromagnetischen Störungen dem Betreiber der Bioimpedanzmessvorrichtung am Einsatzort nicht bekannt und können auch nur mit einigem Aufwand unabhängig gemessen werden. Dadurch kann der Betreiber der Bioimpedanzmessvorrichtung aufgrund von häufigen Fehlern oder Störungen bei der Messung mit der Funktion der Bioimpedanzmessvorrichtung unzufrieden sein. Diese Problematik stellt sich besonders bei transportablen Bioimpedanzmessvorrichtungen, die an verschiedenen Einsatzorten betrieben werden. Hier sind Störungen in der Regel erst recht nicht bekannt und eventuelle Fehler und Störungen lassen sich nur schwer reproduzieren. In order not to jeopardize the safety of the person to be examined, there are low limits for the amplitudes of the impressed alternating current. Typical bioimpedance measuring devices use e.g. Measuring currents with an amplitude of 100 μA. Due to the low level of the measurement current, the resulting voltages are correspondingly small, i. The voltage measuring circuit must be able to detect small voltage signals sensitively and accurately. The human body may, however, to some extent function as an "antenna", i. receive disturbing electromagnetic waves, which lead to an AC signal between the two measuring electrodes. These may be, for example, radio waves and alternating electromagnetic fields generated by electrical apparatus and equipment in the environment. Such disturbances can be superimposed on the voltage signal to be measured, so that the measurement is falsified or made completely useless. Even if a bioimpedance measuring device passes an EMC test from the manufacturer (electromagnetic compatibility test), interference may occur at the site. For example, medium-wave transmitters operate at frequencies that are not tested by radiation over fields in EMC tests. Another possibility is that disturbing electrical devices work in the environment at the place of use of the bioimpedance measuring device. This can lead to erroneous measurements or even to such strong disturbances that no meaningful measurements can be performed. As a rule, such electromagnetic interference is not known to the operator of the bioimpedance measuring device at the place of use and can be measured independently only with some effort. As a result, the operator of the bioimpedance measuring device may be dissatisfied with the function of the bioimpedance measuring device due to frequent errors or disturbances in the measurement. This problem is particularly evident in transportable bioimpedance measuring devices that are operated at different locations. Disturbances are generally not well-known here and possible errors and disturbances are difficult to reproduce.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Auswirkungen von elektromagnetischen Störungen auf eine Bioimpedanzmessvorrichtung besser handhabbar zu machen, insbesondere eine genauere Messung der Impedanz zu ermöglichen. It is an object of the present invention to make the effects of electromagnetic interference on a bioimpedance measuring device more manageable, in particular to enable a more accurate measurement of the impedance.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Bioimpedanzmessvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt. To achieve this object, the bioimpedance measuring device with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are set forth in the dependent claims.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuer- und Auswerteeinheit der Bioimpedanzmessvorrichtung dazu eingerichtet, im Zusammenhang mit der Bestimmung der Impedanz einen Störungstest durchzuführen, indem in einem Zeitintervall kein Wechselstrom aus der Wechselstromquelle in den Körper eingeprägt wird, in diesem Zeitintervall das Spannungssignal zwischen den mit der Spannungsmessschaltung verbundenen Elektroden erfasst und auf ein Schwellenkriterium überprüft wird und bei dessen Überschreitung das Vorhandensein einer elektromagnetischen Störung festgestellt wird. According to the present invention, the control and evaluation unit of the bioimpedance measuring device is adapted to perform a disturbance test in connection with the determination of the impedance by no alternating current from the alternating current source is impressed in the body in a time interval, in this time interval, the voltage signal between the with the Voltage measuring circuit connected electrodes detected and checked for a threshold criterion and the excess is detected, the presence of an electromagnetic interference.
Die Durchführung des Störungstests im Zusammenhang mit der Messung der Impedanz beinhaltet in einer vorteilhaften Ausführungsform, dass die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, den Störungstest unmittelbar vor Einprägen des Wechselstroms zur Bestimmung der Impedanz durchzuführen. Grundsätzlich kann ein Störungstest aber auch unmittelbar nach der Bestimmung der Impedanz oder in einem Zwischenintervall innerhalb der Messperiode durchgeführt werden, wenn dazu in dem Zwischenintervall der Messwechselstrom ausgeschaltet wird. The execution of the interference test in connection with the measurement of the impedance includes, in an advantageous embodiment, that the control and evaluation unit is configured to perform the disturbance test immediately before impressing the alternating current to determine the impedance. In principle, however, a fault test can also be carried out immediately after the determination of the impedance or in an intermediate interval within the measuring period, if the measuring alternating current is switched off in the intermediate interval for this purpose.
Das Schwellenkriterium, das auf das Spannungssignal im Störungstest angewendet wird, soll ein Maß für die Signalaktivität von Wechselspannungssignalen während des Zeitintervalls liefern. Dazu kann z.B. die mittlere betragsmäßige Amplitude oder die Intensität des Spannungssignals oder die maximale Amplitude des Spannungssignals in dem Zeitintervall als Störungslevel bestimmt werden. Dieser Störungslevel kann dann mit einem zugeordneten vorbestimmten Grenzwert verglichen und das Schwellenkriterium als überschritten bewertet werden, wenn der Störungslevel oberhalb des Grenzwertes liegt. The threshold criterion applied to the voltage signal in the disturbance test is intended to provide a measure of the signal activity of AC signals during the time interval. For this example, the average magnitude amplitude or the intensity of the voltage signal or the maximum amplitude of the voltage signal in the time interval can be determined as a fault level. This fault level can then be compared with an associated predetermined limit value and the threshold criterion can be assessed as exceeded if the fault level is above the limit value.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuer- und Auswerteeinheiteinrichtung dazu eingerichtet, das Überschreiten des Schwellenkriteriums nur für Spannungssignalfrequenzen in einem Frequenzintervall um die Frequenz des für die Messung einzuprägenden Wechselstroms zu prüfen. Die Überprüfung auf Störungen in einem Frequenzintervall um die Messfrequenz herum ist ausreichend, um relevante, die Messqualität beeinträchtigende, elektromagnetische Störungen zu erfassen. In an advantageous embodiment, the control and evaluation unit is set up to check that the threshold criterion is exceeded only for voltage signal frequencies in a frequency interval around the frequency of the alternating current to be impressed for the measurement. Checking for disturbances in a frequency interval around the measurement frequency is sufficient to detect relevant measurement quality impairing electromagnetic interference.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet, das in dem Zeitintervall des Störungstests erfasste Spannungssignal einer Fourier-Transformation zu unterziehen und als Schwellenkriterium zu prüfen, ob der Betrag von Fourier-Koeffizienten in einem Frequenzintervall um die Frequenz des für die Messung einzuprägenden Wechselstroms einen vorbestimmten Wert überschreitet. Durch die Fourier-Transformation wird das Spannungssignal aus der Zeitdarstellung in dem Zeitintervall des Störungstests in ein Frequenzspektrum transformiert. Der Störungstest wendet dann als Schwellenkriterium eine Überprüfung der Amplitudenhöhe in einem Frequenzintervall um die Messfrequenz und einen Vergleich der Amplitudenhöhe mit einem Schwellenwert an. Falls das Frequenzspektrum des Spannungssignals im Zeitintervall des Störungstests keine signifikante Amplitude (oberhalb eines vorbestimmten Wertes) in dem Frequenzintervall um die Messfrequenz aufweist, liegt keine signifikante Störung der Messung vor. In an advantageous embodiment, the control and evaluation unit is configured to subject the voltage signal detected in the time interval of the interference test to a Fourier transformation and to check as a threshold criterion whether the amount of Fourier coefficients in a frequency interval is about the frequency of the measurement to be impressed alternating current exceeds a predetermined value. The Fourier transformation transforms the voltage signal from the time representation in the time interval of the interference test into a frequency spectrum. The disturbance test then uses as a threshold criterion a check of the amplitude height in a frequency interval around the measurement frequency and a comparison of the amplitude height with a threshold value. If the frequency spectrum of the voltage signal in the time interval of the disturbance test has no significant amplitude (above a predetermined value) in the frequency interval around the measurement frequency, there is no significant disturbance of the measurement.
Die Tatsache, dass in einem Störungstest das Vorhandensein einer elektromagnetischen Störung festgestellt worden ist, kann auf verschiedene Weise zur Verbesserung der Qualität der Bioimpedanzmessung verwendet werden. The fact that the presence of electromagnetic interference has been detected in a disturbance test can be used in various ways to improve the quality of the bioimpedance measurement.
Zum einen kann auf einer Ausgabeeinrichtung eine Fehlermeldung ausgegeben werden, z.B. auf einem meist vorhandenen Anzeigeschirm eine Fehlermeldung angezeigt werden. Auf die Weise wird der Betreiber der Bioimpedanzmessvorrichtun darauf hingewiesen, dass die durchgeführte Messung beeinträchtigt und fehlerhaft ist. Der Betreiber wird durch diese Fehlermeldung dazu veranlasst, die durchgeführte Messung und deren Ergebnisse zu verwerfen und eine weitere Messung, gegebenenfalls bei einer anderen Messfrequenz, durchzuführen. On the one hand, an error message can be output on an output device, e.g. an error message will be displayed on a mostly existing display screen. In this way, the operator of the bioimpedance measuring device is informed that the measurement carried out is impaired and faulty. The operator is prompted by this error message to discard the measurement performed and its results and perform another measurement, if necessary, at a different measurement frequency.
Alternativ kann die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, bei Überschreiten des Schwellenkriteriums in dem Störungstest die Frequenz des für die Messung einzuprägenden Wechselstroms abzuändern und erneut einen Störungstest durchzuführen, die beiden zuvor genannten Schritte zu wiederholen, bis in einem Störungstest kein Überschreiten des Schwellenkriteriums mehr festgesellt wird, und danach die Messung zur Bestimmung der Impedanz mit der Frequenz durchzuführen, bei der der Störungstest keine Überschreitung des Schwellenkriteriums ergeben hat. Auf diese Weise führt die Bioimpedanzmessvorrichtung automatisch eine störungsfreie Messung durch. Die Abänderung der Frequenz wird z.B. so durchgeführt, dass eine Frequenz nahe der ursprünglichen Messfrequenz gewählt wird, also etwa 19 oder 21 kHz, wenn die ursprüngliche Messfrequenz 20 kHz von einer Störung betroffen war. Die Anzahl der Abänderungen der Frequenz auf der Suche nach einer störungsfreien Frequenz kann begrenzt sein, um die Zeit der Suche nach einer ungestörten Frequenz zu begrenzen. Wird keine störungsfreie Frequenz gefunden, wird die Messung als fehlerhaft markiert. Alternatively, the control and evaluation unit can be set up to change the frequency of the alternating current to be impressed when the threshold criterion is exceeded in the disturbance test and again to perform a disturbance test, to repeat the two aforementioned steps until, in a disturbance test, the threshold criterion is no longer exceeded and then perform the measurement to determine the impedance at the frequency at which the disturbance test did not result in exceeding the threshold criterion. In this way, the bioimpedance measuring device automatically performs a trouble-free measurement. The modification of the frequency is e.g. performed so that a frequency near the original measurement frequency is selected, ie about 19 or 21 kHz, when the original measurement frequency 20 kHz was affected by a disturbance. The number of changes in frequency in search of a noiseless frequency may be limited to limit the time spent searching for an undisturbed frequency. If no interference-free frequency is found, the measurement is marked as faulty.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen beschrieben, in denen: The invention will be described below with reference to an exemplary embodiment in the drawings, in which:
Eine typische Bioimpedanzmessvorrichtung weist z.B. eine Standplattform auf, auf die sich die zu messende Person mit beiden Füßen stellt. Auf der Standplattform sind für jeden Fuß zwei Elektroden ausgebildet, z.B. eine im Bereich der Ferse und eine im Bereich des Vorderfußes. Ferner sind zwei Handgriffe vorhanden, die der Benutzer in bestimmter Weise ergreift damit jede Hand in Kontakt mit zwei Elektroden bringt, z.B. eine an kleinem Finger und Ringfinger und die andere an Mittelfinger und Zeigefinger. A typical bioimpedance measuring device has e.g. a standing platform on which the person to be measured stands with both feet. On the standing platform, two electrodes are formed for each foot, e.g. one at the heel and one at the forefoot. There are also two handles that the user grasps in a certain way to bring each hand into contact with two electrodes, e.g. one on a small finger and ring finger and the other on the middle finger and forefinger.
Mit einer solchen Bioimpedanzmessvorrichtung können verschiedene Messprogramme durchgeführt werden. In dem in
Bei dem in
Bei dem in
Bei dem in
Im übrigen können Messprogramme für ein Körpersegment jeweils auf der anderen Körperseite durchgeführt werden. Incidentally, measuring programs for one body segment can be performed on the other side of the body.
In
Daraufhin wird die Messfrequenz des einzuprägenden Wechselstroms ausgewählt. Dies geschieht, indem zunächst die erste und in folgenden Durchläufen jeweils die nächste aus einer vorbestimmten Folge von Messfrequenzen (z.B. 1, 5, 10, 20 und 50 kHz) ausgewählt wird. Dann wird die Wechselstromquelle mit den stromeinprägenden Elektroden verbunden, so dass Wechselstrom durch das ausgewählte Körpersegment des Probanden fließt. Dabei wird mit zwei Elektroden die daraus resultierende Spannung mit der Spannungsmessschaltung gemessen, das Ergebnis aufgezeichnet und der Wechselstrom wieder ausgeschaltet, indem die Verbindung der Wechselstromquelle zu den stromeinprägenden Elektroden unterbrochen wird. Then the measuring frequency of the alternating current to be impressed is selected. This is done by first selecting the first and in subsequent passes the next one from a predetermined sequence of measurement frequencies (e.g., 1, 5, 10, 20 and 50 kHz). Then, the AC power source is connected to the current injecting electrodes so that AC current flows through the selected body segment of the subject. With two electrodes, the resulting voltage is measured with the voltage measuring circuit, the result is recorded and the alternating current is switched off again by interrupting the connection of the alternating current source to the current-impressing electrodes.
Danach wird abgefragt, ob alle gewünschten Messfrequenzen aus der vorbestimmten Folge von Messfrequenzen bereits angewendet worden sind, und wenn nein wird zur Auswahl der nächsten Messfrequenz zurückgekehrt und die nächste Messung der Impedanz bei der nächsten Messfrequenz durchgeführt. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis alle gewünschten Messfrequenzen abgearbeitet sind. Thereafter, it is interrogated whether all the desired measurement frequencies from the predetermined sequence of measurement frequencies have already been applied, and if no, the selection of the next measurement frequency is returned and the next measurement of the impedance is performed at the next measurement frequency. This process is repeated until all desired measurement frequencies have been processed.
Danach wird abgefragt, ob alle Körpersegmente gemessen worden sind, d.h. es wird geprüft, ob alle Messprogramme wie in
Bei einer so arbeitenden Bioimpedanzmessvorrichtung ist es nicht möglich, festzustellen, ob einzelne oder mehrere Messungen von Körpersegmenten durch elektromagnetische Störungen beeinträchtigt worden sind. Eine zum Beispiel nur temporär auftretende Störung hat möglicherweise nur zur Beeinflussung der Impedanzmessung des Torsos geführt, während die Messergebnisse für Arme und Beine ungestört sind und plausibel erscheinen. Bei Hinzunahme des fehlerhaften Ergebnisses für den Torso ergibt sich aber eine Verfälschung des Gesamtergebnisses. In such a bioimpedance measuring device, it is not possible to determine whether single or multiple measurements of body segments have been affected by electromagnetic interference. For example, a temporary disturbance may have only affected the impedance measurement of the torso, while the measurement results for arms and legs are undisturbed and seem plausible. However, adding the erroneous result for the torso results in a falsification of the overall result.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass nach dem Schritt der Auswahl der Messfrequenz ein Störungstest durchgeführt wird, bei dem in einem Zeitintervall kein Wechselstrom aus der Wechselstromquelle eingeprägt wird und das Spannungssignal an den für das Messprogramm vorgesehenen Elektroden zur Spannungsmessung erfasst wird. Das Spannungssignal im Zeitintervall ohne eingeprägten Messstrom wird auf ein Schwellenkriterium hin untersucht. Das Schwellenkriterium kann zum Beispiel überprüft werden, indem das Spannungssignal im Zeitintervall des Störungstests einer Fourier-Transformation unterzogen wird und im Frequenzspektrum des Spannungssignals anschließend in einem Frequenzintervall um die Messfrequenz herum der Betrag von Fourier-Koeffizienten auf das Überschreiten eines vorbestimmten Wertes überprüft wird. Wird in dem Störungstest ein signifikantes Störungssignal im Bereich der Messfrequenz durch Feststellen der Überschreitung des Schwellenkriteriums gefunden, wird eine Fehlermarkierung für diese Messung gesetzt. According to this exemplary embodiment of the invention, it is provided that after the step of selecting the measuring frequency a disturbance test is carried out in which no alternating current from the alternating current source is present in a time interval is impressed and the voltage signal is detected at the electrodes provided for the measurement program for voltage measurement. The voltage signal in the time interval without impressed measuring current is examined for a threshold criterion. The threshold criterion can be checked, for example, by subjecting the voltage signal to a Fourier transformation in the time interval of the interference test and then checking the amount of Fourier coefficients for the exceeding of a predetermined value in the frequency spectrum of the voltage signal in a frequency interval around the measurement frequency. If a significant disturbance signal in the range of the measurement frequency is found in the disturbance test by detecting the exceeding of the threshold criterion, an error mark is set for this measurement.
Anschließend werden die Messungen wie zuvor fortgesetzt, bis alle Messfrequenzen durchgemessen und alle Körpersegmente gemessen worden sind. Subsequently, the measurements are continued as before until all measurement frequencies have been measured and all body segments have been measured.
Nach Abschluss aller Messungen ist auf einer Anzeige eine Auflistung der Ergebnisse zu sehen. In dieser Auflistung können Messungen, die als fehlerhaft markiert worden sind, so angezeigt werden, dass anstelle des Ergebnisses nur eine Fehlermeldung angezeigt wird oder dass neben dem Ergebnis ein Hinweis auf die mögliche Fehlerhaftigkeit des Ergebnisses angezeigt wird. When all the measurements have been completed, a list of the results can be seen on an ad. In this list, measurements that have been marked as faulty can be displayed in such a way that instead of the result only an error message is displayed or that an indication of the possible incorrectness of the result is displayed next to the result.
In
Nach Auswahl der Messfrequenz aus der Folge von vorbestimmten Messfrequenzen wird zunächst wie zuvor ein Störungstest durchgeführt, indem in einem Zeitintervall die Verbindung der Wechselstromquelle zu den stromeinprägenden Elektroden unterbrochen wird. In diesem Zeitintervall wird mit der Spannungsmesschaltung das Spannungssignal über die beiden für das Messprogramm vorgesehenen Spannungsmesselektroden erfasst. Das in dem Zeitintervall erfasste Spannungssignal wird auf ein Schwellenkriterium überprüft und bei Erfüllung des Schwellenkriteriums die Messung als gestört bewertet. Wird das Vorliegen einer elektromagnetischen Störung festgestellt und die Messung als gestört bewertet, wird versucht, eine Frequenz in der Nähe der gestörten zu finden, bei der keine Störung vorhanden ist. Dazu ist die Steuer- und Ausqwerteeinheit dazu eingerichtet, zu einer geänderten Frequenz in der Nähe der gestörten Messfrequenz überzugehen. Wird z.B. bei der Messfrequenz 20 kHz eine Störung festgestellt, wird zu 19 kHz gewechselt, anschließend zu 21 kHz, dann zu 18 kHz usw. bis eine ungestörte Messung erhalten wird. Die Anzahl von Versuchen mit geänderten Frequenzen in der Umgebung der gestörten Messfrequenz kann begrenzt sein, um den Zeitaufwand der Suche nach einer ungestörten Frequenz zu begrenzen. In
Ansonsten läuft die Messung wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel weiter. Otherwise, the measurement continues as in the previously described embodiment.
Schließlich werden nach Abarbeitung aller Messfrequenzen und aller Segmente die Ergebnisse angezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden in der Regel für alle Körpersegmente erfolgreiche und richtige Messergebnisse angezeigt werden können, da für jedes Körpersegment in aller Regel für jede Messfrequenz entweder die Messung bei der Messfrequenz selbst ungestört durchgeführt werden konnte oder im Fall einer Störung bei einer Messfrequenz zumindest bei einer abgeänderten Frequenz in der Umgebung der Messfrequenz erfolgreich gemessen wurde. Soweit bei einer Messfrequenz eine Störung festgestellt wurde, wird entweder, wenn in der Umgebung der gestörten Messfrequenz erfolgreich bei einer abgewandelten Frequenz störungsfrei gemessen wurde, das ungestörte Messergebnis mit der abgewandelten Frequenz ausgegeben, oder, wenn keine störungsfreie Messung bei abgewandelter Frequenz durchgeführt werden konnte, das Ergebnis bei der Messfrequenz mit einer Markierung als störungsbehaftet ausgegeben. Finally, after all measurement frequencies and all segments have been processed, the results are displayed. In this exemplary embodiment, successful and correct measurement results can generally be displayed for all body segments, since for each body segment either the measurement at the measurement frequency itself could usually be carried out undisturbed or in the case of a disturbance at a measurement frequency at least at one changed frequency in the vicinity of the measurement frequency was successfully measured. Insofar as a disturbance has been detected at a measuring frequency, either the undisturbed measuring result with the modified frequency is output, or if no disturbance-free measurement could be carried out at a modified frequency, if the interference was successfully measured at a modified frequency in the surroundings of the disturbed measuring frequency. the result at the measuring frequency with a marking issued as faulty.
Es ist zu erkennen, dass durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Impedanzmessvorrichtung die Auswirkungen von elektromagnetischen Störungen auf die Messungen vermindert werden, da der Betreiber der Bioimpedanzmessvorrichtung schon bei Anzeige der Messergebnisse etwaige Störungen erkennen kann und die Messung zu einem späteren Zeitpunkt wiederholen kann oder gegebenenfalls die Ursache der Störung abstellen kann. Nach der zweiten Ausführungsform, in der die Auswahl der Messfrequenz solange wiederholt wird, bis eine Messfrequenz gefunden ist, bei der keine Störung festgestellt wird, führt die Bioimpedanzmessvorrichtung automatisch zu Messungen ohne Störung. It can be seen that the effects of electromagnetic interference on the measurements are reduced by the construction of the impedance measuring device according to the invention, since the operator of the bioimpedance measuring device can recognize any faults already when displaying the measurement results and can repeat the measurement at a later time or, if appropriate, the cause can turn off the fault. According to the second embodiment, in which the selection of the measurement frequency is repeated until a measurement frequency is found at which no disturbance is detected, the bioimpedance measurement device automatically leads to measurements without interference.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 97/01303 [0004] WO 97/01303 [0004]
- US 2013/0102873 A1 [0007] US 2013/0102873 A1 [0007]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Artikel „Bioelectrical Impedance Analysis – Part I: Review of Principles and Methods“ von Ursula G. Kyle et. al., Clinical Nutrition (2004) 23, 1226–1243 [0006] Article "Bioelectrical Impedance Analysis - Part I: Review of Principles and Methods" by Ursula G. Kyle et. al., Clinical Nutrition (2004) 23, 1226-1243 [0006]
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Artikel „Bioelectrical Impedance Analysis – Part I: Review of Principles and Methods" von Ursula G. Kyle et. al., Clinical Nutrition (2004) 23, 1226–1243 |
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