CN105326502A - 一种人体体表电特性分布的检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人体体表电特性分布的检测装置和方法，包括：感测模块，用于将激励信号传导至人体体表被测部位，采集被测部位的响应信号，处理响应信号，得到人体体表电特性的幅值和相位数据；终端模块，用于利用生物组织电学模型对来自感测模块的幅值和相位数据进行计算，得到关于人体体表电特性的特征值，显示特征值和/或根据特征值绘制出的人体体表电特性分布图。本发明通过感测模块对人体体表被测部分进行检测，并将检测结果发送到终端模块，由终端模块进行处理得到人体体表电特性的特征值并予以显示，如果选择显示的是人体体表电特性分布图，则更直观形象地表现了体表电特性分布状况，对体表整体与局部的电特性状况可以得到清晰的对比。

Description

一种人体体表电特性分布的检测装置和方法

技术领域

本发明涉及生理信号采集处理技术领域，具体涉及一种人体体表电特性分布的检测装置和方法。

背景技术

人体体表电特性信息一般包括阻抗、电导、导纳、介电常数电特性。通过对人体体表电特性的检测分析，能够获得关于人体的一些生理信息。体表的电特性能够直接反应人体体表的健康状况，包括对身体表面皮肤病的预判，表现整个身体表面皮肤的油性、干性分析等。再者，体表电特性能够表现一个人的精神状况，研究发现人处于紧张抑郁等负面情绪时和处于昂扬亢奋的正面情绪时，其体表的电特性的分布会有所不同。此外，还有研究表明，体表的电特性与体内的脏腑有着密不可分的关系，如果能对全身体表电特性分布进行检测，势必推动体表信号与身体内部的联系有关方面的研究，例如人体体表经穴电特性分布图加强中医与西医的联合发展。

目前，对体表电特性检测的检测范围的确定局限于单点检测，即每次只可以选择体表上的一个点进行测试，该检测方式不仅非常不便及耗时，而且不能绘制出整个体表的电特性，不能对整个体表的电特性分布有清晰而具体的认知。此外，对体表电特性数据的处理都是进行简单处理，即比较初级地对体表单点电特性数据进行记录，绘制单点电特性图像，不具备对体表电特性的分析。

发明内容

根据本发明的第一方面，本发明提供一种人体体表电特性分布的检测装置，包括：感测模块，用于将激励信号传导至人体体表的至少一个被测部位，采集被测部位在激励信号作用下的响应信号，对所述响应信号进行处理，得到人体体表电特性的幅值和相位数据；终端模块，用于利用生物组织电学模型对来自所述感测模块的幅值和相位数据进行计算，得到关于人体体表电特性的特征值，显示所述特征值和/或根据所述特征值绘制出的人体体表电特性分布图。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种使用如上所述的检测装置对人体体表电特性分布进行检测的方法，包括：终端模块接收来自感测模块的人体体表电特性的幅值和相位数据，所述感测模块中已对激励源频率和电信号采集频率进行设置；终端模块根据幅值和相位数据进行计算，得到关于人体体表电特性的特征值；终端模块将所述特征值与人体各部位对应，对所述特征值进行分组，按照热成像原理将不同的分组对应到不同的色彩，根据特征值对应的色彩及人体部位，绘制出人体体表电特性分布图并予以显示。

本发明的有益效果是：通过感测模块对人体体表被测部分进行检测，并将检测结果发送到终端模块，由终端模块进行处理得到人体体表电特性的特征值并予以显示，使用者可以清楚地得知自己的电特性参数值，且如果选择显示的是人体体表电特性分布图，则更直观形象地表现了人体体表电特性分布状况，对人体体表整体与局部的电特性状况可以得到清晰的对比。

附图说明

图1为本发明一种实施例的人体体表电特性分布检测方法流程示意图；

图2为本发明一种实施例的单点测量检测时检测装置的结构示意图；

图3为本发明一种实施例的多点测量检测时检测装置的结构示意图；

图4为本发明一种实施例的人体体表电特性分布的检测装置示意图；

图5为三维立体的人体体表电特性分布图示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以参考附图来描述用于实施本发明的最佳实施方案。

[实施例1]

依据本发明的一种具体实施方式，提出一种人体体表电特性分布的检测装置，包括感测模块和终端模块。感测模块用于将激励信号传导至人体体表的至少一个被测部位，采集被测部位在激励信号作用下的响应信号，对响应信号进行处理，得到人体体表电特性的幅值和相位数据。终端模块用于利用生物组织电学模型对来自感测模块的幅值和相位数据进行计算，得到关于人体体表电特性的特征值，显示特征值和/或根据特征值绘制出的人体体表电特性分布图。

感测模块包括测量节点、采集处理单元、感测端传输单元和供电模块。测量节点用于将激励信号传导至人体体表被测部位，并采集被测部位在激励信号作用下的响应信号；采集处理单元，与测量节点相连，用于对响应信号进行处理，得到人体体表的幅值和相位数据;感测端传输单元用于将幅值和相位数据传送出去；供电单元用于为感测模块提供电能。

本实施例中，测量节点包括单测量节点和多测量节点，所述单测量节点包括贴片式电极，所述多测量节点包括以一维带状或二维矩形方式分布的多个电极。一种具体示例中，单测量节点采用柔性干电极，以贴片的方式与人体体表局部区域接触，可对该局部区域实时的、方便的检测；单测量节点中的具有采集功能的单元可以是以一维带状或二维矩形方式分布的多个电极，可覆盖人体体表一片区域，从而可对该区域进行实时的、方便的检测。以单测量节点为例，其提供加载到皮肤上的激励信号，包括直接数字频率合成单元（DDS）、放大滤波、电压控制电流源（VCCS）等。这些部件的具体实现可参考常见的人体体表测量相关的部件，此处不做详述。

采集处理单元可以将测量节点采集到的响应电压信号进行幅值放大，将其进行幅值检测得到幅值信息，同时还将原始激励信号和响应信号都传递到鉴相器中处理，得到相位信息，从而可以得到人体体表电特性相关的幅值和相位信息。具体采集处理单元的实现可以参考常见的人体体表测量相关的部件，此处不做详述。

另一种实施例中，感测模块还包括存储单元，用于存储采集处理单元输出的幅值和相位数据。

终端模块包括终端传输单元、信号处理单元和显示单元。终端传输单元用于接收来感测模块的幅值和相位数据；信号处理单元用于利用生物组织电学模型对所述幅值和相位数据进行处理，得到关于人体体表电特性的特征值；显示单元，包括数值显示子单元和/或图形显示子单元，数值显示子单元用于直接显示所述特征值，图形显示子单元用于显示根据所述特征值绘制出的人体体表电特性分布图。在图形显示子单元中，使用渐变色彩系列，渐变色彩系列中各颜色与特征值相对应，并将特征值对应的颜色绘制到人体图形上。

又一种实施例中，终端模块还用于向感测模块发送请求信息和/或指令信息，感测模块还用于接收请求信息和/或指令信息；其中，请求信息包括请求获取人体体表电特性的幅值和相位数据，指令信息包括用于选择自动模式或手动模式的指令，在自动模式下，感测模块自动根据使用者的运动频率调整激励信号，在手动模式下，感测模块根据预设的激励信号进行工作。

另一种实施例中，终端模块和感测模块之间的通信包括有线传输和/或基于蓝牙的无线传输方式。

本实施例提供的人体体表电特性分布的检测装置，能够覆盖全身体表进行电信号采集，并将采集到的电信号进行分析，从而得到整体的人体体表电特性分布情况。

采用基于本实施例的检测装置对人体体表电特性分布进行检测，电特性至少包括阻抗、容抗、电导、导纳和介电常数，检测过程包括：

在感测模块中设置好激励源频率和电信号采集频率，然后开始测量采集，终端模块接收来自感测模块的人体体表电特性的幅值和相位数据；

终端模块根据幅值和相位数据进行计算，得到关于人体体表电特性的特征值；

终端模块将特征值与人体各部位对应，对特征值进行分组，按照热成像原理将不同的分组对应到不同的色彩，根据特征值对应的色彩及人体部位，绘制出人体体表电特性分布图并予以显示。

为便于形象地理解本实施例及其应用于检测的过程，如图1所示，通过单点检测和多点检测结合的方式，检测装置测得身体体表各个部位的电特性，然后通过数据采集节点把数据发送给数据采集终端。数据采集终端将所采集到的数据与体表各个部位相对应，将采集到的数据进行分组处理，不同的组别对应不同的色系，然后绘制三维立体的人体体表电特性分布图，并且对局部电特性分布和整体电特性进行量化分析，附上对应人体模型上数据形式的电特性数值。

图2为单点测量时的检测装置的结构示意图。单点测量装置由单个测量节点和数据采集节点组成，测量节点将测得的数据直接发送给数据采集节点。测量节点包括测量电极、信号采集模块、激励源模块，数据采集节点包括供电模块、数据采集电路和数据传输模块，其中，测量电极指测量体表电特性的电极，信号采集模块负责接收从电极采集得到的电信号，一种实施例中测量电极应该是信号采集模块的一部分，激励源模块是加载到体表之上的电信号，然后信号采集模块再接收这个经过体表之后的从激励源发出的电信号，数据传输模块包括两种数据通信方式：有线数据传输和无线蓝牙数据传输。具体各模块的实现可以根据具体应用并参考已有的相关技术，此处不做详述。

图3为多点测量时的检测装置的结构示意图。多点测量装置可以集合在一起成带状或者分散测量，由多个测量节点和数据采集节点组成，其中多个测量节点将测得的体表电特性数据按照预先设定好的顺序发送给数据采集节点，这种发送顺序是按照预先设定的数据与身体体表各部位相对应的顺序。数据测量节点包括测量电极、信号采集模块、激励源模块，数据采集节点包括供电模块、数据采集电路和数据传输模块，其中，数据传输模块包括两种数据通信方式：有线数据传输和无线蓝牙数据传输组成。使用单点测量主要是因为有一些部位不方便进行多点测量，比如说面部，耳垂等。多点测量方式有自己的特点，首先可以是环状或者带状，能够一次性测量多片区域的电特性，譬如身体躯干，腹部等。可以理解，单点可以经过多次测量完成多点测量的效果。

参考图4为实施上述方法的人体体表电特性分布检测装置的原理图。其中1为检测装置，包括测量节点101和数据采集节点102两部分，2为数据采集终端。首先将检测装置1固定在需要检测的身体部位，将检测装置1与数据采集终端2相连接。数据采集终端2控制检测装置的工作模式。测量的工作模式包括自动模式和手动模式，在这两种不同的模式下，数据采集终端给测量模块发送不同的命令：自动模式下，测量模块能够自动根据运动频率调整激励源电流大小；手动模式下，测量模块能够保持在用户设置的特定的激励源电流大小进行检测。一种实施例中，命令是指数据采集终端向测量模块发出的、控制测量模块的激励源模块的工作方式，相当于一种控制字。自动模式和手动模式的核心在于激励源的选择和设计，显示模块的交互接口所做的工作负责控制，控制在哪种工作模式下进行工作，例如，对于手动模式，其可以包括控制模式的选择，以及选择好模式之后，对于手动模式，激励源会提供几个备选的激励频率，然后由使用者进行选择，对于自动模式则不需要。运动频率指使用者的运动频率，集成在激励源中有类似于速度传感器的传感器，可以采集到使用者的运动频率。

当检测装置1开始工作，测量节点101采集到人体电特性数据，然后发送给数据采集节点102。数据采集节点102将汇总到的数据经过无线传输（也可以是有线传输）发送给数据采集终端2。数据采集终端2将接收到的数据分类，每一组数据对应不同的色系，最后按照与身体体表部位对应的方式，绘制三维立体的人体体表电特性分布图。数据采集终端由数据接收模块、绘制三维立体的人体体表电特性分布图模块和显示模块三部分组成。数据接收模块可以有两种：有线数据传输和无线数据传输，其中无线数据传输遵守蓝牙4.0规范；绘制三维立体的人体体表电特性分布图模块是将采集到的人体体表电特性数据按照从小到大的方式进行分组，不同的数据分组对应不同的色系，最终将不同数据对应的按色系分配到人体模型上；显示模块既能够显示最终三维立体的人体体表电特性分布图，也能够显示人体电特性各部位的具体数值和参考数据。

参考图5为三维立体的人体体表电特性分布图示意图，包含三维立体的人体体表电特性分布图以及参考图例，并且详细记录人体模型上数据形式的电特性分布。参考人体体表电特性分布图进行量化分析。一种实施例中，在绘制三维立体的人体体表电特性分布图时，是将采集到的人体体表电特性数据按照从小到大的方式进行分组，不同的数据分组对应不同的色系，最终将不同数据对应的按色系分配到人体模型上。例如，在Poser软件中进行绘制，并使用一个从黄色到红色的渐变的色系，对这个颜色的分类基本可以体现出一个数据从小到大颜色也随之渐变的过程，由此来体现人体电特性的渐变过程。这里的数据分组，是指一个范围内的数据对应一种色彩。对于显示模块而言，其可以显示三种内容，一种是经过测量得到的体表电特性数值，一种是参考的人体电特性数值（对应部位），另外一种是绘制成3D立体图像的人体电特性分布。其显示方式有两种，一种是在3D人体电特性分布图上显示，一种是以表格的形式附带给出。当然，也可以是绘制出二维的人体电特性分布图。

一种具体示例中，使用人体体表电特性分布的检测装置进行检测的方法包括如下步骤：

步骤（1），首先选好体表检测电特性的部位，保证检测检测点的清洁，检测之前使用用酒精棉进行擦拭，然后选择好检测检测方式：①单点检测检测；②多点检测检测；

步骤（2），选择好检测方式之后，将检测装置固定在需要检测的部位：选择单点检测方式就将单点检测装置直接固定在需要检测的部位，如手掌、面部、脚掌等适宜单点检测的部位；选择多点检测方式就将多点检测装置固定在需要检测的部位，如手臂、腿部、手臂、腰部、臀部、胸部、腹部等适宜多点检测的部位；固定好检测装置之后，将检测装置与数据采集终端相连接；

步骤（3），数据采集终端向检测装置发送体表信号采集指令：包括检测电路电压激励频率、数据采集间隔、检测模式；

步骤（4），数据采集节点将采集到的数据进行汇总，将体表电特性数据通过无线或者有线的方式传输到数据采集终端；

步骤（5），重复步骤（1）至步骤（4），进行有序的全面的进行人体体表电特性的采集；

步骤（6），数据采集终端进行绘制人体体表电特性分布图：按照人体仿真模型，将所测得的数据按照从小到大分组，不同的数据分组对应不同的色系，最终绘制三维立体的人体体表电特性分布图。

后续可以对步骤（6）得到的人体体表电特性分布图进行分析，例如，分析人体体表局部电特性的分布情况，又或者是分析人体体表整体电特性的分布情况。

本实施例通过绘制三维立体的人体体表电特性分布图，非常直观形象的表现了人体体表电特性分布状况，对人体体表整体与局部的电特性状况可以清晰的对比。而且，人体体表电特性涵盖人体体表阻抗、容抗、电导、导纳、介电常数，这些人体体表电特性都可以采用本实施例的检测装置进行检测，可以分别各自绘制出三维立体的人体体表电特性分布图，分别进行量化分析。此外，测量装置和体表电特性数据采集终端之间的数据通信采用有线和蓝牙4.0无线传输两种模式，保证了装置使用的方面性；另外，该测量装置在当下的集成电路水平下易于实现，易于搭建稳定。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种人体体表电特性分布的检测装置，其特征在于，包括：

感测模块，用于将激励信号传导至人体体表的至少一个被测部位，采集被测部位在激励信号作用下的响应信号，对所述响应信号进行处理，得到人体体表电特性的幅值和相位数据；

终端模块，用于利用生物组织电学模型对来自所述感测模块的幅值和相位数据进行计算，得到关于人体体表电特性的特征值，显示所述特征值和/或根据所述特征值绘制出的人体体表电特性分布图。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述终端模块包括：

终端传输单元，用于接收来所述感测模块的幅值和相位数据；

信号处理单元，用于利用生物组织电学模型对所述幅值和相位数据进行处理，得到关于人体体表电特性的特征值；

显示单元，包括数值显示子单元和/或图形显示子单元，所述数值显示子单元用于直接显示所述特征值，所述图形显示子单元用于显示根据所述特征值绘制出的人体体表电特性分布图。

3.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述图形显示子单元使用渐变色彩系列，所述渐变色彩系列中各色彩与所述特征值相对应，并将特征值对应的色彩绘制到人体图形上。

4.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述感测模块包括：

测量节点，用于将激励信号传导至人体体表被测部位，并采集被测部位在激励信号作用下的响应信号；

与所述测量节点相连的采集处理单元，用于对所述响应信号进行处理，得到人体体表的幅值和相位数据;

感测端传输单元，用于将所述幅值和相位数据传送出去；

供电单元，用于为所述感测模块提供电能。

5.如权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述测量节点包括单测量节点和多测量节点，所述单测量节点包括贴片式电极，所述多测量节点包括以一维带状或二维矩形方式分布的多个电极。

6.如权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述感测模块还包括：存储单元，用于存储所述采集处理单元输出的幅值和相位数据。

7.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述终端模块还用于向所述感测模块发送请求信息和/或指令信息，所述感测模块还用于接收所述请求信息和/或指令信息；其中，所述请求信息包括请求获取人体体表电特性的幅值和相位数据，所述指令信息包括用于选择自动模式或手动模式的指令，在所述自动模式下，所述感测模块自动根据使用者的运动频率调整激励信号，在所述手动模式下，所述感测模块根据预设的激励信号进行工作。

8.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述终端模块和所述感测模块之间的通信包括有线传输和/或基于蓝牙的无线传输方式。

9.一种使用如权利要求1-8任一项所述的检测装置对人体体表电特性分布进行检测的方法，其特征在于，包括：

终端模块接收来自感测模块的人体体表电特性的幅值和相位数据，所述感测模块中已对激励源频率和电信号采集频率进行设置；

终端模块根据幅值和相位数据进行计算，得到关于人体体表电特性的特征值；

终端模块将所述特征值与人体各部位对应，对所述特征值进行分组，按照热成像原理将不同的分组对应到不同的色彩，根据特征值对应的色彩及人体部位，绘制出人体体表电特性分布图并予以显示。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电特性至少包括阻抗、容抗、电导、导纳和介电常数。