一种新型用于测量生物电阻抗的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及生物工程领域，尤其涉及用于测量生物电阻抗的设备。
【背景技术】
[0002]在生物工程领域，测量人体的生物电阻抗的研宄一直在持续；这些测量值通过使一个交流电(AC)穿过人体(通常频率大于1kHz以降低与神经和肌肉组织的电活动的干扰)进而感知电压降。水和体液(例如血液和细胞内外的流体)提供导电介质。目前，已经有许多研宄和措施通过应用上述技术，针对不同的生物体信息，在不同的生物组织部分或身体区域，使用不同的频率进行生物电阻抗的测量；在众多应用中，由于生物阻抗容易计算，且能提供许多生物组织信息，因此仅需要确定生物阻抗的绝对值，在其他应用中，复杂的生物阻抗的模量和相位都需要测量。
[0003]目前，相对困难的是缺少确定生物阻抗的精确度和可靠度的数学模型，特别是在胸腔区域，最主要的影响胸腔区域的生物电阻抗的因素是心脏和主动脉中存在血液以及有胸膜液和肺循环，这些因素都会引起胸腔的生物阻抗的变化，从这些变化中能够确定心脏速率、呼吸速率，并由此估算心输出量。
[0004]在传统的测量生物电阻的设备中，一般采用两个或四个电极，通过电极和交流全差分放大器连接，再经过多个全差分解调器抽取基带信号进而测量生物阻抗，然而现有设备结合了两个解调调幅信号不属于生物组织的相同部分，因此不能准确的确定生物阻抗值。因此，亟需一种能够准确确定生物阻抗测量值，又能节省时间和低成本的测量生物阻抗的设备。
【实用新型内容】
[0005]针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种新型用于测量生物电阻抗的设备，解决不能准确估算生物阻抗绝对值和高成本以及高能耗的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种新型用于测量生物电阻抗的设备，包括模拟数字转换器、高通滤波器和放大器模块、低通滤波器、仪表放大器、电压发生器、电压至电流转换器、全差分调幅解调器、电极和可选心电图前端。
[0007]电压发生器和电压电流转换器相连，电压发生器产生交流电压，通过电压至电流转换器将交流电压转换成电流，该电流通过四个电极后注入生物组织，并在生物组织内生成不同的电压以形成差动电压，进而测量生物组织的电阻抗，电极的上游和可选心电图前端连接以生成病人的心电图。
[0008]在一个优选实施例中，电压发生器产生一个正弦电压以迫使正弦电流穿过电极，或迫使一个方波电流穿过电极，且获得解调基带信号通过方波解调器解调；因此，在特定的情况下，电压发生器模块产生一个方波电压，该方波电压被转换为方波电流注入并穿过整个生物组织。
[0009]全差分调幅解调器和电极的下游直接连接，以解调所述差动电压，并生成一个代表解调差动电压的全差分调幅解调基带信号；全差分调幅解调器位于仪表放大器的上游，以增加共模抑制比，与传统不同的是，所述全差分调幅解调器为全差分电路；全差分调幅解调基带信号从全差分调幅解调器输出后输入到仪表放大器，以产生一个放大的复制信号，所述仪表放大器位于低通滤波器和全差分调幅解调器之间。
[0010]所述放大的复制信号一方面输入至低通滤波器，以获得全差分调幅解调基带信号的直流分量传送至模拟数字转换器；放大的复制信号另一方面输送至高通滤波器和放大器模块，以获得交流电分量输出至模拟数字转换器。
[0011]本实用新型没有放大通过生物组织的电极上的注入电流；全差分调幅解调基带信号被放大和处理以产生表示在复杂的结构域的阻抗的模量和相位有足够的精确度的信号；所述的全差分调幅解调基带差分信号从全差分调幅解调器输出后输入到仪表放大器中以产生一个放大的复制信号；仪表放大器通常放大基带信号，因此，仪表放大器具有较大的增益且在频率的基带范围内具有相对良好的共模抑制比，因此，仪表放大器更具低成本和低功耗。本实施方式实现了差动调幅解调器的简化，且获得的全差分调幅解调基带信号可被处理，以产生可被精确的估算的所述阻抗的模量和相位的信号。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型示意图。
[0013]其中:模拟数字转换器ADC、交流电分量ΛΖ、高通滤波器和放大器模块HPFA、直流分量Z0、低通滤波器LPF、仪表放大器INA、电压发生器VG、电压至电流转换器VCC、电极Z、全差分调幅解调器FDAMD、电流Iz、可选心电图前端ECG。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图所描述的实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
[0015]如图所示的一种新型用于测量生物电阻抗的设备，包括模拟数字转换器ADC、高通滤波器和放大器模块HPFA、低通滤波器LPF、仪表放大器INA、电压发生器VG、电压至电流转换器VCC、电极Z、全差分调幅解调器FDAMD和可选心电图前端ECG。
[0016]电压发生器VG和电压电流转换器VCC相连，电压发生器VG产生交流电压，通过电压电流转换器VCC将交流电压转换成电流Iz，该电流Iz流经四个电极后注入生物组织，并在生物组织内生成不同的电压以形成差动电压，进而测量生物组织的电阻抗，电极Z的上游和可选心电图前端ECG连接以生成病人的心电图。。
[0017]在一个优选实施例中，电压发生器VG产生一个正弦电压以迫使正弦电流穿过电极，或迫使一个方波电流穿过电极，且获得全差分调幅解调基带信号通过方波解调器解调；因此，在特定的情况下，电压发生器VG模块产生一个方波电压，该方波电压被转换为方波电流注入并穿过整个生物组织。
[0018]全差分调幅解调器FDAMD和电极Z的下游直接连接，以解调所述差动电压，并生成一个代表解调差动电压的全差分调幅解调基带信号；全差分调幅解调器位于仪表放大器INA的上游，以增加共模抑制比，与传统不同的是，所述全差分调幅解调器FDAMD为全差分电路；全差分调幅解调基带信号从全差分调幅解调器FDAMD输出后输入到仪表放大器INA，以产生一个放大的复制信号，所述仪表放大器INA位于低通滤波器LPF和全差分调幅解调器TOAMD之间。
[0019]上述放大的复制信号一方面输入至低通滤波器LPF，获得全差分调幅解调基带信号的直流分量ZO传送至模拟数字转换器ADC;放大的复制信号另一方面输送至高通滤波器和放大器模块HPFA以获得交流电分量Λ Z至模拟数字转换器ADC。
[0020]本实用新型没有放大通过生物组织的电极Z上的注入电流Iz ;全差分调幅解调基带信号被放大和处理以产生表示在复杂的结构域的阻抗的模量和相位有足够的精确度的信号；所述的全差分调幅解调基带差分信号从全差分调幅解调器FDAMD输出后输入到仪表放大器INA中以产生一个放大的复制信号；仪表放大器INA通常放大基带信号，因此，仪表放大器INA具有较大的增益且在频率的基带范围内具有相对良好的共模抑制比，因此，仪表放大器INA更具低成本和低功耗。本实施方式实现了差动调幅解调器FDAMD的简化，且获得的全差分调幅解调基带信号可被处理，以产生可被精确的估算的所述阻抗的模量和相位的信号。
【主权项】
1.一种新型用于测量生物电阻抗的设备，其特征是: 包括模拟数字转换器、高通滤波器和放大器模块、低通滤波器、仪表放大器、电压发生器、电压至电流转换器、全差分调幅解调器、电极和可选心电图前端； 所述电压发生器和电压电流转换器相连，电压发生器产生交流电压，通过电压至电流转换器将交流电压转换成电流，该电流通过四个电极后注入生物组织，并在生物组织内生成不同的电压以形成差动电压，进而测量生物组织的电阻抗，电极的上游和可选心电图前端连接以生成病人的心电图； 所述全差分调幅解调器和电极的下游直接连接，以解调所述差动电压，并生成一个代表解调差动电压的全差分调幅解调基带信号； 所述全差分调幅解调器为全差分电路，位于仪表放大器的上游，以增加共模抑制比，全差分调幅解调基带信号从全差分调幅解调器输出后输入到仪表放大器，以产生一个放大的复制信号，该放大的复制信号一方面输入至低通滤波器，以获得全差分调幅解调基带信号的直流分量输出至模拟数字转换器；放大的复制信号另一方面输送至高通滤波器和放大器模块，以获得交流电分量输出至模拟数字转换器。
2.根据权利要求1所述的一种新型用于测量生物电阻抗的设备，其特征是:所述生物组织包括人体组织。
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型用于测量生物电阻抗的设备，包括模拟数字转换器、高通滤波器和放大器模块、低通滤波器、仪表放大器、电压发生器、电压至电流转换器、全差分调幅解调器、电极和可选心电图前端；电压发生器产生交流电压以控制电压电流转换器提供流经电极后注入生物组织的电流；电极的下游和全差分调幅解调器连接，上游和可选心电图前端连接；全差分调幅解调器于仪表放大器上游，以增加共模抑制比；仪表放大器产生放大的复制信号，低通滤波器获得放大的复制信号的直流分量至模拟数字转换器；高通滤波器和放大器模块提取放大的复制信号的交流电分量至模拟数字转换器。
【IPC分类】A61B5-053
【公开号】CN204600474
【申请号】CN201520049851
【发明人】张振沨
【申请人】广州市康普瑞生营养健康咨询有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年1月23日