[實用新型]一種新型用于測量生物電阻抗的設備

有效

• 申請號: 201520049851.5
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN204600474U
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 張振沨
• 申請（專利權）人: 廣州市康普瑞生營養健康咨詢有限公司
• 主分類號: A61B5/053
• 分類號: A61B5/053
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及生物工程領域，尤其涉及用于測量生物電阻抗的設備。

背景技術

在生物工程領域，測量人體的生物電阻抗的研究一直在持續；這些測量值通過使一個交流電(AC)穿過人體(通常頻率大于10kHz以降低與神經和肌肉組織的電活動的干擾)進而感知電壓降。水和體液(例如血液和細胞內外的流體)提供導電介質。目前，已經有許多研究和措施通過應用上述技術，針對不同的生物體信息，在不同的生物組織部分或身體區域，使用不同的頻率進行生物電阻抗的測量；在眾多應用中，由于生物阻抗容易計算，且能提供許多生物組織信息，因此僅需要確定生物阻抗的絕對值，在其他應用中，復雜的生物阻抗的模量和相位都需要測量。

目前，相對困難的是缺少確定生物阻抗的精確度和可靠度的數學模型，特別是在胸腔區域，最主要的影響胸腔區域的生物電阻抗的因素是心臟和主動脈中存在血液以及有胸膜液和肺循環，這些因素都會引起胸腔的生物阻抗的變化，從這些變化中能夠確定心臟速率、呼吸速率，并由此估算心輸出量。

在傳統的測量生物電阻的設備中，一般采用兩個或四個電極，通過電極和交流全差分放大器連接，再經過多個全差分解調器抽取基帶信號進而測量生物阻抗，然而現有設備結合了兩個解調調幅信號不屬于生物組織的相同部分，因此不能準確的確定生物阻抗值。因此，亟需一種能夠準確確定生物阻抗測量值，又能節省時間和低成本的測量生物阻抗的設備。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種新型用于測量生物電阻抗的設備，解決不能準確估算生物阻抗絕對值和高成本以及高能耗的技術問題。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種新型用于測量生物電阻抗的設備，包括模擬數字轉換器、高通濾波器和放大器模塊、低通濾波器、儀表放大器、電壓發生器、電壓至電流轉換器、全差分調幅解調器、電極和可選心電圖前端。

電壓發生器和電壓電流轉換器相連，電壓發生器產生交流電壓，通過電壓至電流轉換器將交流電壓轉換成電流，該電流通過四個電極后注入生物組織，并在生物組織內生成不同的電壓以形成差動電壓，進而測量生物組織的電阻抗，電極的上游和可選心電圖前端連接以生成病人的心電圖。

在一個優選實施例中，電壓發生器產生一個正弦電壓以迫使正弦電流穿過電極，或迫使一個方波電流穿過電極，且獲得解調基帶信號通過方波解調器解調；因此，在特定的情況下，電壓發生器模塊產生一個方波電壓，該方波電壓被轉換為方波電流注入并穿過整個生物組織。

全差分調幅解調器和電極的下游直接連接，以解調所述差動電壓，并生成一個代表解調差動電壓的全差分調幅解調基帶信號；全差分調幅解調器位于儀表放大器的上游，以增加共模抑制比，與傳統不同的是，所述全差分調幅解調器為全差分電路；全差分調幅解調基帶信號從全差分調幅解調器輸出后輸入到儀表放大器，以產生一個放大的復制信號，所述儀表放大器位于低通濾波器和全差分調幅解調器之間。

所述放大的復制信號一方面輸入至低通濾波器，以獲得全差分調幅解調基帶信號的直流分量傳送至模擬數字轉換器；放大的復制信號另一方面輸送至高通濾波器和放大器模塊，以獲得交流電分量輸出至模擬數字轉換器。

本實用新型沒有放大通過生物組織的電極上的注入電流；全差分調幅解調基帶信號被放大和處理以產生表示在復雜的結構域的阻抗的模量和相位有足夠的精確度的信號；所述的全差分調幅解調基帶差分信號從全差分調幅解調器輸出后輸入到儀表放大器中以產生一個放大的復制信號；儀表放大器通常放大基帶信號，因此，儀表放大器具有較大的增益且在頻率的基帶范圍內具有相對良好的共模抑制比,因此，儀表放大器更具低成本和低功耗。本實施方式實現了差動調幅解調器的簡化，且獲得的全差分調幅解調基帶信號可被處理，以產生可被精確的估算的所述阻抗的模量和相位的信號。

附圖說明

圖1為本實用新型示意圖。

其中：模擬數字轉換器ADC、交流電分量△Z、高通濾波器和放大器模塊HPFA、直流分量Z0、低通濾波器LPF、儀表放大器INA、電壓發生器VG、電壓至電流轉換器VCC、電極Z、全差分調幅解調器FDAMD、電流Iz、可選心電圖前端ECG。

具體實施方式

下面結合附圖所描述的實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。