FI108275B - Multichannel impedance measuring method - Google Patents

Multichannel impedance measuring method Download PDF

Info

Publication number
FI108275B
FI108275B FI991960A FI19991960A FI108275B FI 108275 B FI108275 B FI 108275B FI 991960 A FI991960 A FI 991960A FI 19991960 A FI19991960 A FI 19991960A FI 108275 B FI108275 B FI 108275B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
measurement
impedance
multichannel
channels
voltage
Prior art date
Application number
FI991960A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI19991960A (en
Inventor
Pasi Kalevi Kauppinen
Jari Aarne Kalevi Hyttinen
Original Assignee
Pasi Kalevi Kauppinen
Jari Aarne Kalevi Hyttinen
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pasi Kalevi Kauppinen, Jari Aarne Kalevi Hyttinen filed Critical Pasi Kalevi Kauppinen
Priority to FI991960A priority Critical patent/FI108275B/en
Publication of FI19991960A publication Critical patent/FI19991960A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI108275B publication Critical patent/FI108275B/en

Links

Description

108275108275

Monikanavainen impedanssimittausmenetelmä Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen monikanavainen impedanssimittausmenetelmä.The present invention relates to a multichannel impedance measurement method according to the preamble of claim 1.

5 Monissa erilaisten kappaleiden impedanssia mittaavissa menetelmissä kuten esim. ihmisen I ' kehon bioimpedanssia tutkivissa mittauksissa syötetään tunnetun suuruista virtaa kehon siihen kiinnitettyjen kahden tai useamman elektrodin kautta ja mitataan syötetyn virran aiheuttama potentiaaliero kahden tai useamman elektrodin välillä. Tetrapolaarisessa impedanssimittauksessa käytetään vähintään kahta elektrodiparia. Toista elektrodiparia 10 käytetään virran syöttöön ja toista paria jännitteen mittaamiseen, jolloin elektrodi- impedanssien vaikutus voidaan kumota. Syötetyn virran ja mitatun jännitteen suhteesta saadaan laskettua kappaleen impedanssi tai useammin impedanssin reaalinen osa; resistanssi. Tehtäessä mittauksia useammasta paikasta voidaan tutkia kappaleen tai ihmiskehon impedanssin muutoksia eri alueella.In many methods for measuring impedance of various bodies, such as measurements of the body impedance of a human I ', current of a known magnitude is applied through two or more electrodes attached to the body, and the potential difference between two or more electrodes is measured. At least two pairs of electrodes are used in tetrapolar impedance measurement. One pair of electrodes 10 is used to supply current and another pair is used to measure the voltage, whereby the effect of the electrode impedances can be reversed. The impedance or, more often, the real part of the impedance can be calculated from the ratio of the supplied current to the measured voltage; resistance. When measuring from multiple locations, changes in the impedance of a body or human body in different areas can be examined.

15 Ei-invasiivisten bioimpedanssimittausmenetelmien perustavaa laatua oleva ominaisuus on epäsuora mittausperiaate, jossa fysiologisten tai anatomisten tekijöiden muutosten aiheuttamat vaihtelut kehon johtavuudessa mitataan ja näiden mittausten avulla pyritään määräämään fysiologisia tai anatomisia suureita. Mitattaessa kehon tai sen jonkin osan impedanssia saatuun impedanssisignaaliin voi vaikuttaa monta tekijää, joiden erottaminen "20 toisistaan on mahdotonta perinteisillä impedanssimittausmenetelmillä. Impedanssisignaalia voivat muuttaa mitkä tahansa monimutkaiset samanaikaisetkin tapahtuvat muutokset ;; kehon kudosten sähköisissä, geometrisissä tai fysiologisissa ominaisuuksissa. Riippuen :1 käytetystä elektrodiasetelmasta, muutokset havaitaan eri tavoin.15 A fundamental feature of non-invasive bioimpedance measurement methods is the indirect measurement principle, which measures changes in body conductivity caused by changes in physiological or anatomical factors and aims to determine physiological or anatomical quantities. When measuring the impedance of a body or part of it, the resulting impedance signal can be influenced by many factors, which are impossible to distinguish by conventional impedance measurement methods. changes are detected in different ways.

Bioimpedanssimittauksilla on useita applikaatioita. Yleisimmin käytetyt ovat ns.Bioimpedance measurements have several applications. The most commonly used are the so-called.

: * f 25 pletysmografiset mittaukset, kudosten koostumuksen kuten solun ulkoisen nestemäärän mittaamiseen käytettävät menetelmät ja impedanssitomografia. Näissä kahdessa ‘‘ i etsinmainitussa käytetään useimmiten vain yksikanavaisia mittauksia.: * f 25 plethysmographic measurements, methods used to measure tissue composition such as extracellular fluid volume, and impedance tomography. In these two '' viewfinder mentions, most often only single channel measurements are used.

• » · ; Impedanssipletysmografiamittaukset perustuvat yleensä yhteen taajuuteen, kun taas \ · kahdessa muussa on käytetty useampia taajuuksia. Näissä tunnetuissa useampaa taajuutta • · : “' ;30 käyttävissä impedanssimittausmenetelmissä useimmiten syötettävän virran taajuuden ’;, muutoksia käytetään selvittämään kohteen impedanssin käyttäytymistä eri taajuusalueilla.• »·; Impedance plethysmography measurements are usually based on one frequency, whereas the other two use more frequencies. In these known impedance measurement methods, which use multiple frequencies, the changes are often used to determine the impedance behavior of the target in different frequency ranges.

.,,,: Tätä tietoa voidaan hyödyntää kudosten koostumuksen arvioinnissa.. ,,,: This information can be used to evaluate tissue composition.

2 1082752 108275

Impedanssipletysmografiassa pyritään määrittämään koko kehon tai kehon osan impedanssi sekä sydämen pumppaustoiminnan aiheuttamat sykliset impedanssimuutokset.Impedance plethysmography aims to determine the impedance of the whole body or part of the body, as well as the cyclic impedance changes caused by heart pumping.

Näiden suureiden avulla voidaan arvioida verenkierron eri parametreja kuten sydämen j kerralla pumppaamaa verimäärää (SV, stroke volume). Perinteiset menetelmät eivät ole 5 osoittautuneet kovinkaan luotettaviksi, mikä olisi tärkeä ominaisuus mittausten kliinisessä käytössä. Perinteisesti SV:n määrittäminen tapahtuu koko kehon tai ylävartalon mittaavaa yhtä syöttö- ja yhtä mittauskanavaa käyttäen, jolloin kaikki impedanssia muuttavat tekijät summautuvat mitattuun impedanssisignaaliin eikä eri tekijöiden vaikutuksia voida erottaa. Impedanssimittauksessa voi olla käytössä useita samanaikaisia jännitteen mittauskanavia.These variables can be used to estimate various blood flow parameters such as the stroke volume (SV) pumped by the heart j at one time. Conventional methods have not proven to be very reliable, which would be an important feature in clinical use of measurements. Conventionally, SV is determined using a single supply and one measurement channel measuring the whole body or torso, whereby all impedance modifying factors are added to the measured impedance signal and the effects of the various factors cannot be distinguished. For impedance measurement, several simultaneous voltage measurement channels may be used.

10 Näissä tunnetuissa jännitteen mittauksen suhteen monikanavaisissa impedanssimittausmenetelmissä voidaan mitattavaan kohteeseen sisään syötetyn virran aiheuttamia potentiaaleja mitata useammasta pisteestä. Mitattujen potentiaalien avulla voidaan saada tietoa kohteen johtavuudesta, joka voi vaihdella kohteen sisällä paikan ja/tai ajan mukaan. Koska kunkin mittauksen mittausalue riippuu sekä syötettävän virran että 15 jännitemittauselektrodien paikasta, voidaan tekemällä useampia mittauksia vaihtamalla myös virransyöttöpisteiden paikkaa saadaan lisää tietoa kohteen johtavuusjakaumasta. Tätä usean mittauksen monikanavaista menetelmää käytetään juuri impedanssitomografiassa, jossa kaikkien riippumattomien mittausten tiedosta matemaattisin menetelmin voidaan saada aikaan tomografiakuva kohteesta. Kohteen impedanssista saadaan lisää ‘" 20 informaatiota mahdollisesti myös käyttämällä useampia taajuuksia mittauksessa impedanssin taajuuskäyttäytymistä ja siten kudosten koostumusta tutkittaessa.10 In these known voltage measurement multichannel impedance measurement methods, the potentials generated by the current supplied to the object to be measured can be measured at multiple points. Measured potentials can provide information about the conductivity of an object, which may vary within the object according to location and / or time. Because the measurement range of each measurement depends on the position of both the current supplied and the voltage measurement electrodes, more measurements can be made by changing the position of the current supply points to provide more information on the conductivity distribution of the target. This multi-channel multichannel method is precisely used in impedance tomography, where a tomography image of the subject can be obtained by mathematical methods from the data of all independent measurements. Further information on the impedance of the target can be obtained, possibly also by using more frequencies in the measurement of the impedance frequency behavior and thus the composition of the tissues.

:1 j': Virran syötön suhteen monikanavaisissa sovelluksissa kuhunkin kanavaan syötetään •: ; taajuudeltaan erilainen virta ja mitataan kunkin virransyöttökanavan vastaavista jännitemittauselektrodeista vastaavan taajuinen jännite. Näin voidaan mitata esim. kaksi : #: 25 samanaikaista kanavaa käyttäen kahta syöttö ja kahta vastaavaa mittauselektrodiasetelmaa [1]· ‘ · *' Ongelmana tunnetuissa monen mittauskanavan impedanssimittauksissa on se, että • « · ’...: haluttaessa lisäinformaatiota vaihtamalla virransyöttöpisteiden paikkaa, joudutaan . ) :’:': tekemään suuri määrä eri ajan hetkillä tapahtuvia mittauksia, jolloin mittauksen kuluu : ‘" ;30 aikaa ja erityisesti kohteen impedanssin vaihteluja ajan funktiona ei voida mitata .:. samanaikaisesti kaikilta mittauskanavilta koska käytetään vain yhtä virransyöttökanavaa kerrallaan. Samoin vaikka olisi käytössä useita virransyöttökanavia mittaamalla vain kutakin syöttökanavaa kohden yhden mittauksen tarvitaan useita eri ajanhetkillä tapahtuvia 3 108275 mittauksia kaikkien mahdollisten vastinparien mittaamiseen. Tämä on ongelma erityisesti mitattaessa dynaamisia muutoksia kuten monitoroitaessa sydämen toiminnan aiheuttaman muita kudoksia paremmin johtavan veren tilavuuden ja määrän vaihtelujen aiheuttamia muutoksia ihmiskehon johtavuudessa. Eräillä impedanssitomografialaitteilla on 5 mahdollista mitata vaihtamalla virransyöttökanavan paikkaa mitata hyvinkin nopeasti kaikki mahdolliset mittauselektrodiasetelmakombinaatiot. Kuitenkin saadut tulokset ovat vain eri ajan hetkillä otettuja näytteitä. Lisäksi mittausinstrumentointi on herkkä häiriöille virransyöttökanavia nopeasti vaihdettaessa. Eräissä tunnetuissa impedanssitomografialaitteissa voidaan syöttää virtaa useammasta elektrodista ja säätää 10 kunkin elektrodin virtaa sähkökentän jakautumiseksi kehossa optimaalisesti kuvan muodostusta ajatellen [3-6]. Näillä menetelmillä päästään nopeampaan kuvanmuodostukseen. Myös tässä menetelmässä tarvitaan kuitenkin useita virran syöttöjakaumia kuvan saamiseksi. Pletysmografisia mittauksia voidaan toteuttaa monikanavaisesti kehon eri elinten ja osien impedanssimuutosten kartoittamiseksi ja 15 impedanssimuutosten alkuperän selvittämiseksi tekemällä useita mittauksia [1]. Tällöin esimerkiksi SV:n monikanavaisissa mittauksessa eri ajanhetkillä saadut signaalit eivät välttämättä anna riittävän tarkkaa informaatiota impedanssimuutosten alkuperästä eikä kaikkea mittauselektrodien mahdollistamaa informaatiota voida käyttää määritettäessä SV :tä.: 1 j ': For power supply in multichannel applications, each channel is supplied with::; current of different frequency and measuring the corresponding frequency of the respective voltage measuring electrodes of each power supply channel. For example, two: #: 25 simultaneous channels using two feeds and two corresponding measuring electrode arrays [1] · '· *' The problem with the known multi-channel impedance measurements is that • «· '...: changing the position of the power supply points, have to. ): ':': make a large number of measurements at different points in time, which takes time: '"; 30 times, and especially the variations in the impedance of a target as a function of time, cannot be measured.:. at one time from all measuring channels since only one power supply channel is used. use multiple power supply channels by measuring just one supply channel for one measurement requires multiple measurements of 3 to 108275 at a time to measure all possible counterparts, particularly when measuring dynamic changes such as monitoring of changes in blood volume and volume in humans leading to better conductivity of other tissues. with impedance tomography devices, it is possible to measure by changing the position of the power supply channel to measure very quickly all possible combinations of measuring electrode assemblies. t are only samples taken at different points in time. In addition, measuring instrumentation is sensitive to interference when rapidly changing power supply channels. In some known impedance tomography devices, current from multiple electrodes can be supplied and the current of each electrode can be adjusted to optimally distribute the electric field in the body for image formation [3-6]. These methods allow for faster imaging. However, this method also requires multiple current supply distributions to obtain the image. Plethysmographic measurements can be performed in multiple channels to map impedance changes in various organs and parts of the body and to determine the origin of impedance changes by multiple measurements [1]. Thus, for example, in multi-channel SV measurement, the signals obtained at different points in time may not provide sufficiently accurate information on the origin of the impedance changes, and not all information provided by the measuring electrodes can be used to determine SV.

. ‘' ‘ £0 Keksinnön tarkoituksena on poistaa nämä epäkohdat ja saada aikaan impedanssimittausmenetelmä, jolla voidaan mitata kohteen impedanssi ja sen muutokset : : : mitattavan kappaleen, kuten kehon, kaikissa osissa siten, että johteen impedanssimuutokset ':'': ajan suhteen ovat kaikissa mittauskanavissa samanaikaisia.. It is an object of the invention to eliminate these drawbacks and to provide an impedance measurement method which can measure the impedance of an object and its changes::: in all parts of the body to be measured, such as the body, such that concurrent.

• · · :m' * Tämä tarkoitus voidaan saavuttaa keksinnön mukaisesti käyttämällä useita samanaikaisia ·.· :25 virransyöttökanavia ja mittauskanavia siten, että kussakin virransyöttökanavassa käytetään toisistaan poikkeavaa koodausta, jolloin analysoimalla kunkin jännitemittauskanavan *:* mittaussignaali voidaan kaikkien, ei vain vastinkanavien, syöttö- ja mittauskanavien • · · • · ·. *’ välinen impedanssi määrittää. Tällöin esim. kehon verenkierron muutosten aiheuttamien i ♦ : : : impedanssivaihtulejen perusteella voidaan entistä paremmin arvioida verenkierron :. :30 parametreja ja sen fysiologista tilaaja toimintaa.This purpose can be achieved in accordance with the invention by using a plurality of simultaneous · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Power Supply Channels and Measuring Channels, using different coding in each Power Supply Channel; and measurement channels • · · • · ·. * 'Impedance determines. In this case, for example, due to changes in the body 's circulatory system i ♦::: impedance changes can better estimate the circulatory system:. : 30 parameters and its physiological subscriber activity.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä •; · · · on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön edullisia suoritusmuotoja on esitelty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.Specifically, the method of the invention is characterized by: •; · · · Is shown in the characterizing part of claim 1. Preferred embodiments of the invention are set forth in the dependent claims.

4 1082754, 108275

Seuraavassa kuvataan keksintöä tarkemmin viittaamalla oheisiin kaavioihin jotka kuvaavat keksinnön mukaisen menetelmän käyttöä.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate the use of the method of the invention.

Kuvassa 1 on esitetyssä tunnetussa tetrapolaarisessa impedanssimittauksessa käytetään vähintään neljä kytkentäpistettä, esim. elektrodia ei... 4. Vakiovirtalähteen Li terminaalit Lia 5 ja Lib kytketään kahteen syöttöpisteeseen, esimerkiksi ei ja e4- Virran II aiheuttama jännite mitataan kahdesta jäljelle jäävästä kytkentäpisteestä, tässä tapauksessa jännitemittauskanavan Mi terminaali Mia kytketään kytkentäpisteeseen e2 ja terminaaliIn the known tetrapolar impedance measurement shown in Fig. 1, at least four switching points are used, e.g., the electrode is not ... 4. The constant current source Li terminals Lia 5 and Lib are connected to two supply points, for example no and e4- Current II voltage is measured from two remaining switching points. Mi terminal Mia is connected to switching point e2 and terminal

Mib kytketään kytkentäpisteeseen e^. Jännitteen ja virran suhteesta saadaan kappaleen johtavuusjakaumaan pvjoka muodostuu kappaleen johtavuudesta pi ja kappaleen sisäisten 10 epähomogeenisuuksien johtavuuksista (p2 pi P4), verrannollinen impedanssi.The mib is connected to the switching point e ^. The voltage-to-current ratio gives the impedance proportional to the conductivity distribution of the body, p, consisting of the conductivity pi of the body and the conductance of the inhomogeneities of the body (p2 pi P4).

Tunnettua on, että jännitemittaus voidaan tehdä samanaikaisesti muistakin mahdollisista vapaina olevista mittapisteistä es... n. Tällöin voidaan käyttää esimerkiksi kytkimiä jännitekanavan valitsemiseksi tai useampikanavaista jännitteenmittausta Mi... „ Tällöin saadaan selville lisää tietoa johtavuusjakaumasta pv kohteen eri osissa Zlimi— ZuMn· 15 Koska mittauksen mittausherkkyyteen kappaleen eri osissa vaikuttaa paitsi jännitemittauselektrodien sijainti, niin yhtä lailla myös virransyöttöelektrodien paikka, saadaan lisää riippumattomia mittauksia siirtämällä virransyöttö toisiin kytkentäpisteisiin.It is known that voltage measurement can be made simultaneously from other possible free measuring points es ... n. For example, switches for selecting a voltage channel or multi-channel voltage measurement Mi ... "can be used to find out more about the conductivity distribution pv in different parts of the object not only the position of the voltage measuring electrodes but also the position of the power supply electrodes will affect the measurement sensitivity of the measurement in different parts of the body by transferring the power supply to other switching points.

Tunnetuissa monikanavaisissa mittaussysteemeissä viransyöttö vaihdetaan manuaalisesti tai esim. tietokoneen ohjauksella erilaisia kytkinlaitteita käyttäen [2]. Tällöin mittaukset . " 20 tapahtuvat eri ajanhetkillä. On tunnettua myös kuvan 2 menetelmä, jossa käytetään myös useita virransyöttökanavia L]... Ln, joiden syöttämillä virroilla L ... In on eri taajuus ja : ·' mitataan useita kanavia samanaikaisesti. Kuitenkin tunnetuissa mittaussysteemeissä ':"; mittaus tapahtuu siten, että kutakin virransyöttökanavaa kohti mitataan ko. taajuudella yksi • · · V · jännitemittaus Ui ... Un [1], jolloin kustakin mittauksesta saadaan yksi impedanssiarvo • · · V *25 Zlimi ··· Z^Mn · Haluttaessa mitata muita elektrodipaikkojen antamia tetrapolaarisia mittauksia on tehtävä uusia mittauksia.In known multichannel metering systems, the power supply is switched manually or, for example, by computer control using various switching devices [2]. In this case, measurements. "20 occurs at different times. It is also known to use the method of FIG. 2, which also uses multiple power supply channels L1 ... Ln, whose input currents L ... In have different frequencies and: · 'measure multiple channels simultaneously. However, in known measurement systems': "; the measurement is made by measuring the current for each power supply channel. at one frequency · · · V · voltage measurement Ui ... Un [1] giving one impedance value for each measurement • · · V * 25 Zlimi ··· Z ^ Mn · If other tetrapolar measurements from electrode positions are required, new measurements must be made.

Kuvassa 3 on esitetty keksinnön mukaista laitetta. Keksinnön ajatuksen mukaisesti voidaan • « · ···' mitata tarvittaessa kaikki elektrodijärjestelmän antamat riippumattomat mittaukset • * V. ** samanaikaisesti käyttämällä useita toisistaan sähköisesti erotettua virransyöttökanavaa L] •... :30 n, joiden virtojen (li... In) tunnisteena käytetään esimerkiksi omaa taajuutta tai muuta koodia , ja useita jännitemittauskanavaa M2... k· Kukin jännitemittaus Ui... Uk mittaa ; : kaikkien syötettyjen virtojen aiheuttamat jännitteet Ui(n..n) — Uk(ii.n)· Kaikkien virransyöttöpisteparin, esimerkiksi LiajaLib, sekäjännitemittauspisteparin, esimerkiksi 5 108275 M2aja M2a, väliset impedanssit Zlimi, Zlim2 ··· Zl2mi, Zl2M2 ... ZLnMk saadaan selville syötetyn virran, esimerkiksi li Ja mitatun jännitteen, esimerkiksi U2 suhteesta virransyöttögeneraattorin, esimerkiksi Li, tunnistekoodilla.Figure 3 shows a device according to the invention. According to the idea of the invention, all independent measurements provided by the electrode system can be measured, if necessary, by using a plurality of electrically separated power supply channels L] • ...: 30 n with currents (li ... In) for example, its own frequency or other code is used as the identifier, and several voltage measurement channels M2 ... k · Each voltage measurement Ui ... Uk measures; : the impedances Zlimi, Zlim2 ··· Zl2M2 between all current supplied currents Ui (n..n) - Uk (ii.n) · All power supply pair, for example LiajaLib, and voltage measurement pair, for example 5 108275 M2 and M2a ... the ratio of the input current, e.g., Li, and the measured voltage, e.g., U2, is determined by the identification code of the current supply generator, e.g., Li.

Esimerkki, miten keksintöä käytetään mittaamaan ihmiskehon impedanssi sydämen ja , 5 verenkierron toiminnan monitoroimiseksi käyttäen ns. 12-kytkentäisen EKG-mittauksen elektrodipaikkoja. 12-kytkentäisen EKG- mittausasetelman elektrodeihin kytketään laitteen jännitteenmittaus- ja virransyöttöterminaaleihin. Elektrodeina voidaan käyttää standardi EKG-elektrodeja, jolloin kutakin elektrodia käytetään sekä mittaukseen, että virran syöttöön tai vaihtoehtoisesti käytetään kussakin elektrodipaikassa kaksoiselektrodia, 10 jolloin virran syöttö ja jännitteen mittaus voidaan suorittaa omilla elektrodeillaan.An example of how the invention is used to measure the impedance of the human body to monitor cardiac and circulatory function using a so-called. 12-lead ECG electrode locations. The electrodes of the 12-lead ECG set are connected to the voltage measuring and power supply terminals of the device. Standard ECG electrodes can be used as electrodes, whereby each electrode is used for both measurement and power supply, or alternatively a dual electrode is used at each electrode site, whereby power supply and voltage measurement can be performed with their own electrodes.

Kuhunkin kahden tai useamman elektrodin muodostamaan virransyöttökanavaan syötetään omaa erityistä taajuutta oleva virtasignaali ja jännitemittauskanavilla mitataan virran aiheuttamat potentiaalierot kehon pinnalla. Tällöin voidaan mitata samanaikaisesti suuri määrä riippumattomia mittauksia, joita jo 12-kytkentäisen mittauksen elektrodimärällä 15 kertyy useita tuhansia. Eri mittaukset antavat tietoa kehon eri osien impedanssista, jota voidaan käyttää hyväksi sydämen ja verenkierron toimintaa tutkittaessa. Kaikkea tätä samanaikaisesti mitattua tietoa ei ole satavilla nykyisillä mittausmenetelmillä. Säätämällä virran syöttö tai jännitemittauselektrodien painotusta, ts. virran suhteellista voimakkuutta tai jännitteen painokerrointa eri elektrodeilla voidaan muuttaa mittausherkkyyden . " 20 jakaumaa kehossa. Koska keksinnön mukaisella laitteella saadaan tarvittaessa kaikki riippumattomat mittaukset suoritettua samanaikaisesti, jos oletamme, että systeemi on : : lineaarinen käytetyillä taajuuksilla, voidaan edellä selitetty mittausherkkyyden muutos toteuttaa painottamalla sopivien syöttö ja mittauselektrodiparien mittauksia jälkikäteen • m · V : esim. laskennallisesti.Each current supply channel formed by two or more electrodes is supplied with a current signal of its own specific frequency and the voltage measurement channels measure the potential differences caused by current at the surface of the body. In this case, a large number of independent measurements, which accumulate several thousand already with the number of electrodes 15 of the 12-lead measurement, can be simultaneously measured. Different measurements provide information on the impedance of different parts of the body, which can be used to study cardiovascular function. Not all of this information, measured at the same time, is available with current measurement methods. By adjusting the current supply or the weighting of the voltage measuring electrodes, i.e. the relative current intensity or voltage weighting factor of the various electrodes, the measurement sensitivity can be changed. "20 distributions in the body. Since the device of the invention can, if necessary, perform all independent measurements simultaneously, assuming that the system is: linear at the frequencies used, the change in measurement sensitivity described above can be accomplished by weighting the measurements of suitable input and measuring electrode pairs. .

• t · V '25 Laite voidaan toteuttaa esimerkiksi seuraavasti: virransyöttökanavat ja jännitemittauskanavat ovat sähköisesti eristettyjä ja riippumattomia, jolloin niiden toiminta « *' 1 1 ei häiritse toisiaan. Kukin jännitteen mittauskanava voi sisältää kaikille syötetyille • · · • « taajuuksille oman viritetyn mittausosan esim. Phase Lock Loop tekniikalla toteutettuna.• t · V '25 The device can be implemented, for example, as follows: the power supply channels and the voltage measurement channels are electrically isolated and independent, so that their operation does not interfere with each other. Each voltage measurement channel may have its own tuned measuring section for each of the supplied • · · • «frequencies, e.g. implemented by the Phase Lock Loop technique.

: V: Helpommin toteutettavissa ja yksinkertaisemman rakenteen saa käyttämällä kaikkia , :,,,:30 syötettyjä taajuuksia vastaanottavia laajakaistaisia mittausvahvistimia ja koko ; mittaussignaalin analogi - digitaali- muunnosta, jonka jälkeen eri syöttötaajuuksien : komponentit on erotettavissa signaalista laskennallisesti (kuva 3, lohko D). Tämä 6 108275 mahdollistaa myös vapaamman taajuuksien valinnan, mittalaitteen ohjelmoitavuuden ja mittausprotokollan sovittamisen kuhunkin mittaustilanteeseen sopivaksi.: A: Easier to implement and simpler in structure, using all of the,,,,,, 30, wideband measuring amplifiers that receive the input frequencies and size; the analogue to digital conversion of the measurement signal, followed by computational separation of the components of the different input frequencies (Figure 3, block D). This 6 108275 also allows for freer choice of frequencies, programmability of the instrument, and adaptation of the measurement protocol to suit each measurement situation.

Erityisenä etuna keksinnön mukaisella menetelmällä on, että dynaamiset impedanssimuutokset voidaan rekisteröidä useammalla kanavalla samanaikaisesti kuin 5 tunnetuissa monikanavaisissa impedanssimittauksissa, koska virransyöttöelektrodien eri paikkojen muodostavat riippumattomat impedanssimittaukset voidaan toteuttaa samanaikaisesti. Tämä mahdollistaa mm. sydämen toiminnan aiheuttamien impedanssi vaihtelujen seuraamisen reaaliaikaisesti erittäin monella kanavalla.A particular advantage of the method according to the invention is that the dynamic impedance changes can be recorded on several channels simultaneously than in the known multichannel impedance measurements, since independent impedance measurements forming different positions of the power supply electrodes can be performed simultaneously. This allows e.g. monitoring of impedance fluctuations caused by cardiac activity in real time across a large number of channels.

Samoin menetelmää on mahdollista nopeuttaa impedanssitomografiamittausta koska 10 menetelmällä on mahdollista mitata samaan aikaan useampia impedanssimittauksia kuin tunnetuilla menetelmillä.Likewise, it is possible to accelerate the impedance tomography measurement because the 10 methods can simultaneously measure more impedance measurements than the known methods.

Kirjallisuusviitteet 15 [1 ] Kunishige H, Khono Y, Sakanaka M, Kira Y, Ohotomo T, Shimizu I, Kitamura H.Simultaneous recording of impedance pulse wave on ascening aorta and poulmonary artery branch, Proceedings of the Vth ICEBI, Aug 1981, Tokyo, Japan, pp. 11-12.References 15 [1] Kunishige H, Khono Y, Sakanaka M, Kira Y, Ohotomo T, Shimizu I, Kitamura H.Simultaneous recording of impedance pulse wave on ascending aorta and pulmonary artery branch, Proceedings of the Vth ICEBI, Aug 1981, Tokyo , Japan, p. 11-12.

[2] Kauppinen, Hyttinen "Menetelmä bioimpedanssin mittaamiskesi” patenttihakemus No ."•20 982289 : ‘: : [3] US5390110: Layer stripping process for impedance imaging ··· :.: ' [4] US5284142: Three-dimensional impedance imaging processes • · · :.: 25 [5] US5381333: Current patterns for electrical impedance tomography * » • « « *...; [6] US5544662: High-speed electric tomography • · • « ♦ • « ♦ • · 1 · >[2] Kauppinen, Hyttinen, "Method for Measuring Your Bioimpedance" Patent Application No. "• 20 982289: ':: [3] US5390110: Layer Stripping Process for Impedance Imaging · [4] US5284142: Three-Dimensional Impedance Imaging processes • · ·:.: 25 [5] US5381333: Current patterns for electrical impedance tomography * »•« «* ...; [6] US5544662: High-speed electric tomography • · • «♦ •« ♦ • · 1 ·>

Claims (8)

1. Förfarande för en flerkanalig tetrapolär impedansmätning genom att använda flera strömmatningskanaler och spänningsmätningskanaler, kännetecknat av att vid mätningen används flera samtidiga strömmatningskanaler och mätningskanaler sä att vid vaije *' strömmatningskanal används en kodning som avviker frän andra kodningar, varvid genom att analysera mätningssignal frän varje spänningsmätningskanal kan en impedans mellan alla matar- och mätkanaler definieras.A method for a multi-channel tetrapolar impedance measurement using multiple current supply channels and voltage measurement channels, characterized in that several simultaneous current supply channels and measurement channels are used in the measurement, at each flow current channel one encryption is different from each other, when voltage measurement channel, an impedance between all supply and measurement channels can be defined. 2. Flerkanaligt tetrapolärt impedansmätningsförfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att tili vaije elektriskt självständig strömmatningskanal mätäs kodad signal pä basis av vilken signalkällan kan identifieras frän de nämnda spänningama.Multichannel tetrapolar impedance measurement method according to claim 1, characterized in that each electrically independent current supply channel is measured encoded signal on the basis of which the signal source can be identified from said voltages. 3. Flerkanaligt tetrapolärt impedansmätningsförfarande enligt patentkraven 1-2, kännetecknat av att en identifierare som har matats tili strömmatningskanaler kan vara en frekvens som är kännetecknande för vardera kanaler eller nägot annan identifierare säsom en digital kod.Multichannel tetrapolar impedance measurement method according to claims 1-2, characterized in that an identifier which has been supplied to power supply channels can be a frequency characteristic of each channel or something other identifier such as a digital code. 4. Flerkanaligt tetrapolärt impedansmätningsförfarande enligt patentkraven 1-3, kännetecknat av att olika strömmatningskanaler i impedansmätningen är elektriskt oberoende och kan säledes använda samma elektroder.Multichannel tetrapolar impedance measurement method according to claims 1-3, characterized in that different current supply channels in the impedance measurement are electrically independent and can thus use the same electrodes. 5. Flerkanaligt tetrapolärt impedansmätningsförfarande enligt patentkraven 1-4, kännetecknat av att identifieraren kan identifieras med hjälp av en mätningsinstrumentering av spänningen, säsom identifiering av en frekvens med tekniken Phase Lock Loop, eller med kalkylatoriska medel frän en tili numerisk förändrad signal av en spanning som vaije spänningskanal har mätt.Multichannel tetrapolar impedance measurement method according to claims 1-4, characterized in that the identifier can be identified by means of a measurement instrumentation of the voltage, such as identification of a frequency with the Phase Lock Loop technique, or with calculating means from a numerically changed signal of a voltage which every voltage channel has been measured. 6. Flerkanaligt tetrapolärt impedansmätningsförfarande enligt patentkraven 1-5, kännetecknat av att frän vaije impedanssignal som har mätts kan bildas en tidplanssignal, som beskriver impedansvariationer i förhällande tili tiden hos en del av den objekt som vaije av matar- och mätkanaler bildad mätningskoppling har mätt.Multichannel tetrapolar impedance measurement method according to claims 1-5, characterized in that from each impedance signal which has been measured, a timing signal describing impedance variations in relation to the time of part of the object formed by measurement and measurement channels can be formed. 7. Flerkanaligt tetrapolärt impedansmätningsförfarande enligt patentkraven 1-5, « kännetecknat av att mätningskopplingar som bestär av flera elektroder och signaler som erhällits genom att betona flera elektroder kan rekonstrueras frän strömmatnings- och 4 spänningsmätningskopplingamas samtidigt mätta enstaka signaler.Multichannel tetrapolar impedance measurement method according to claims 1-5, characterized in that measurement connections consisting of several electrodes and signals obtained by emphasizing several electrodes can be reconstructed from the single signals of the current supply and 4 voltage measurement connections. 8. Flerkanaligt tetrapolärt impedansmätningsförfarande enligt patentkraven 1-5, kännetecknat av att samtidigt mätta signaler av flera mätningskopplingar kan användas för att bilda en bild med hjälp av impedanstomografiska medel.Multichannel tetrapolar impedance measurement method according to claims 1-5, characterized in that simultaneously measured signals of several measurement couplings can be used to form an image by means of impedance tomographic means.
FI991960A 1999-09-16 1999-09-16 Multichannel impedance measuring method FI108275B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI991960A FI108275B (en) 1999-09-16 1999-09-16 Multichannel impedance measuring method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI991960 1999-09-16
FI991960A FI108275B (en) 1999-09-16 1999-09-16 Multichannel impedance measuring method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI19991960A FI19991960A (en) 2001-03-17
FI108275B true FI108275B (en) 2001-12-31

Family

ID=8555287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI991960A FI108275B (en) 1999-09-16 1999-09-16 Multichannel impedance measuring method

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI108275B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI19991960A (en) 2001-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7457660B2 (en) Eliminating interface artifact errors in bioimpedance measurements
McEwan et al. A review of errors in multi-frequency EIT instrumentation
EP1384436B1 (en) Measurement system and electrode for measuring skin impedance in small region of skin
JP4503289B2 (en) Biomedical measurement electrode
EP2073702B2 (en) Data collection for electrical impedance tomography
US8611991B2 (en) System and method for conducting multiplexed electrical impedance tomography
US9594104B2 (en) Simultaneous impedance testing method and apparatus
CN110547797B (en) Bioimpedance and contact impedance measurements
CN108714027A (en) A kind of device and measurement method for measuring multi-electrode/scalp contact impedance in real time
FI108275B (en) Multichannel impedance measuring method
KR100598146B1 (en) An Belt-Electrode Apparatus For Measuring A Body-Impedance
Robitaille et al. A multi-frequency EIT system design based on telecommunication signal processors
JP2001104274A (en) Electrode for biological impedance measurement equipment
Kumar et al. Analysis and validation of medical application through electrical impedance based system
US11957443B2 (en) System and method for electrical impedance tomography of an object, and an impedance measurement unit
US20220178980A1 (en) System and method for electrical impedance tomography of an object, and an impedance measurement unit
FI105773B (en) Method for measuring of bioimpedance
Miao et al. A new symmetric semi-parallel electrical impedance tomography (EIT) system-II: The performance
RU2104668C1 (en) Bridged device for multipoint determination of characteristics of biological objects
Arpinar et al. Microcontroller controlled, multifrequency electrical impedance tomograph
US11779253B1 (en) Measurement of electrode impedances in biopotential-physiological-phenomena sensing systems
Singh et al. Smart & assistive electrical impedance tomographic tool for clinical imaging
Bera Wireless electrical impedance tomography: LabVIEW-based automatic electrode switching
Marszałek et al. Investigations of real conditions properties of the biomedical electrodes with integrated electrode contact quality monitoring system for recording electrocardiographic signals
Kauppinen et al. Development of instrumentation for 12-Lead impedance cardiography