CN203988052U - 用于测量生物电阻抗的装置 - Google Patents
用于测量生物电阻抗的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203988052U CN203988052U CN201420379027.1U CN201420379027U CN203988052U CN 203988052 U CN203988052 U CN 203988052U CN 201420379027 U CN201420379027 U CN 201420379027U CN 203988052 U CN203988052 U CN 203988052U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- option switch
- multidiameter option
- outfan
- input
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
本实用新型提供一种用于测量生物电阻抗的装置。所述装置包括：正弦信号发生器、多个发射电极、多个接收电极、第一电压检测器、电流检测器、第一除法器、反相器、第一多路选择开关、第二多路选择开关、第三多路选择开关、第四多路选择开关，其中，电流检测器串联在正弦信号发生器的输出端和第一多路选择开关的输入端之间，反相器串联在正弦信号发生器的输出端和第二多路选择开关的输入端之间，第一电压检测器的输出端连接到第一除法器的被除数输入端，电流检测器的输出端连接到第一除法器的除数输入端，第一除法器的输出端输出被测部位的生物电阻抗值。根据本实用新型的用于测量生物电阻抗的装置，电路结构简单，且测量精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物电阻抗技术领域，更具体地讲，涉及一种用于测量生物电阻抗的装置。
背景技术
生物电阻抗测量技术是利用生物组织和器官的电特性(例如，阻抗、导纳、介电常数等)及其变化，提取与人体生理、病理相关的生物医学信息的一种无损检测技术，具有安全、有效、便捷的优点。它通常借助于与被测者的身体接触的发射电极向被测的身体部位施加微小的交变电流(或电压)信号，同时通过接收电极检测被测部位的电压(或电流)信号，根据检测到的电信号计算相应的生物电阻抗及其变化，从而获取相关的生理和病理信息。
由于生物电阻抗能够在一定程度上反映人体水分、脂肪、蛋白质等成分，因此，可以为减肥、肌肉训练等提供科学依据，在运动医学、康复医学等领域都有着重要作用，同时对各类人群的健康调查、营养状况评价及相关疾病诊断等都有广泛的应用空间。因此，用于测量生物电阻抗的装置广泛使用于各个领域，但现有的用于测量生物电阻抗的装置电路结构复杂，且测量精度还有待提高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于测量生物电阻抗的装置，其电路结构简单，且测量精度高。
本实用新型提供一种用于测量生物电阻抗的装置，其特征在于包括：正弦信号发生器、多个发射电极、多个接收电极、第一电压检测器、电流检测器、第一除法器、反相器、第一多路选择开关、第二多路选择开关、第三多路选择开关、第四多路选择开关，其中，电流检测器串联在正弦信号发生器的输出端和第一多路选择开关的输入端之间，第一多路选择开关的多个输出端分别与所述多个发射电极相连接，反相器串联在正弦信号发生器的输出端和第二多路选择开关的输入端之间，第二多路选择开关的多个输出端分别与所述多个发射电极相连接，所述多个接收电极分别连接到第三多路选择开关的多个输入端，第三多路选择开关的输出端连接到第一电压检测器的第一输入端，所述多个接收电极分别连接到第四多路选择开关的多个输入端，第四多路选择开关的输出端连接到第一电压检测器的第二输入端，第一电压检测器的输出端连接到第一除法器的被除数输入端，电流检测器的输出端连接到第一除法器的除数输入端，第一除法器的输出端输出被测部位的生物电阻抗值。
可选地，所述第一电压检测器包括：滤波器，对接收到的电信号进行滤波；差分放大器，对滤波后的电信号进行差分放大；解调器，对差分放大后的电信号进行解调；模数转换器，将解调后的电信号转换为数字信号。
可选地，所述电流检测器包括：参考电阻器、第二电压检测器、第二除法器，其中，参考电阻器串联在正弦信号发生器的输出端和第一多路选择开关的输入端之间，第二电压检测器与参考电阻器并联，第二电压检测器的输出端连接到第二除法器的被除数输入端，参考电阻器的电阻值输入到第二除法器的除数输入端，第二除法器的输出端连接到第一除法器的除数输入端。
可选地，所述第二电压检测器包括：滤波器，对接收到的电信号进行滤波；差分放大器，对滤波后的电信号进行差分放大；解调器，对差分放大后的电信号进行解调；模数转换器，将解调后的电信号转换为数字信号。
可选地，所述参考电阻器是0.1％精度的电阻器。
可选地，所述正弦信号发生器包括：直接数字式频率合成器(DDS)，生成正弦电压信号；电压控制电流源(VCCS)，将生成的正弦电压信号转换为电流信号。
根据本实用新型的用于测量生物电阻抗的装置，其电路结构简单，易于实现，且测量精度高。
将在接下来的描述中部分阐述本实用新型总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本实用新型总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本实用新型的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本实用新型的示例性实施例的用于测量生物电阻抗的装置的结构框图；
图2示出根据本实用新型的示例性实施例的电压检测器的结构框图。
具体实施方式
现在对本实用新型实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本实用新型。
图1示出根据本实用新型的示例性实施例的用于测量生物电阻抗的装置的结构框图。
参照图1，根据本实用新型的示例性实施例的用于测量生物电阻抗的装置10包括：正弦信号发生器101、电流检测器102、反相器103、多个发射电极104、多个接收电极105、第一多路选择开关106、第二多路选择开关107、第三多路选择开关108、第四多路选择开关109、第一电压检测器110和第一除法器111。
电流检测器102串联在正弦信号发生器101的输出端和第一多路选择开关106的输入端之间，第一多路选择开关106的多个输出端分别与多个发射电极104相连接，反相器103串联在正弦信号发生器101的输出端和第二多路选择开关107的输入端之间，第二多路选择开关107的多个输出端分别与多个发射电极104相连接。多个接收电极105分别连接到第三多路选择开关108的多个输入端，第三多路选择开关108的输出端连接到第一电压检测器110的第一输入端，多个接收电极105分别连接到第四多路选择开关109的多个输入端，第四多路选择开关109的输出端连接到第一电压检测器110的第二输入端，第一电压检测器110的输出端连接到第一除法器111的被除数输入端，电流检测器102的输出端连接到第一除法器111的除数输入端，第一除法器111的输出端输出被测部位的生物电阻抗值。
下面结合图1详细介绍用于测量生物电阻抗的装置10测量被测部位的生物电阻抗的过程。
在通过用于测量生物电阻抗的装置10测量被测者的被测部位(例如，左臂、右臂、左腿、右腿、躯干等)的生物电阻抗前，被测者应按照一定方式与多个发射电极104和多个接收电极105相接触。例如，被测者的与被测部位相应的手和脚与两个发射电极104和两个接收电极105相接触。例如，被测部位为左臂时，被测者的左手与一个发射电极104相接触，左脚与一个发射电极104相接触，左手同时与一个接收电极105相接触，右手与一个接收电极105相接触。
在用于测量生物电阻抗的装置10具有四个发射电极104和四个接收电极105的典型示例中，在测量前被测者的每只手都应分别与一个发射电极104和一个接收电极105相接触(例如，手掌与发射电极104相接触，拇指与接收电极105相接触)，每只脚都应分别与一个发射电极104和一个接收电极105相接触(例如，前脚掌与发射电极104相接触，后脚跟与接收电极105相接触)。
在测量被测者的各被测部位(例如，左臂、右臂、左腿、右腿、躯干等)的生物电阻抗时，通过与被测部位相应的一个发射电极104向被测部位施加正弦信号，通过与被测部位相应的另一发射电极104向被测部位施加与上述正弦信号相位相反的正弦信号(即，参考地信号)，从而实现向被测部位施加正弦信号。同时通过与被测部位相应的两个接收电极105来获取被测部位的电信号，从而，根据获取的电信号计算出被测部位的生物电阻抗。例如，被测部位为左臂，可通过与左手接触的发射电极104向被测部位施加正弦信号，通过与左脚接触的发射电极104向被测部位施加与上述正弦信号相位相反的正弦信号(即，参考地信号)，从而实现向左臂施加正弦信号，同时通过与左手接触的接收电极105和与右手接触的接收电极105来获取被测部位的电信号，这里，与左手接触的发射电极104和与左脚接触的发射电极104即为与左臂相应的发射电极，与左手接触的接收电极105和与右手接触的接收电极105即为与左臂相应的接收电极。
具体说来，正弦信号发生器101输出的正弦信号经由电流检测器102输出到第一多路选择开关106的输入端，第一多路选择开关106的多个输出端分别与多个发射电极104相连接，这样可通过第一多路选择开关106将正弦信号输出到与被测部位相应的一个发射电极104上；此时，在第一多路选择开关106中，输入端和与被测部位相应的一个发射电极104所连接的输出端连接在一起。同时，正弦信号发生器101输出的正弦信号经由反相器103被转换为相位相反的正弦信号，以作为参考地信号。该参考地信号输出到第二多路选择开关107的输入端，第二多路选择开关107的多个输出端分别与多个发射电极104相连接，这样可通过第二多路选择开关107将该参考地信号输出到与被测部位相应的另一发射电极104上；此时，在第二多路选择开关107中，输入端和与被测部位相应的另一发射电极104所连接的输出端连接在一起。从而，通过上述两个被选通的发射电极104实现向被测部位施加正弦信号。此外，电流检测器102与被测部位串联，从而实现检测流经被测部位的电流。
多个接收电极105分别连接到第三多路选择开关108的多个输入端，第三多路选择开关108的输出端连接到第一电压检测器110的第一输入端，这样可通过第三多路选择开关108将与被测部位相应的一个接收电极105感测到的电信号输入到第一电压检测器110的第一输入端；此时，在第三多路选择开关108中，输入端和与被测部位相应的一个接收电极105所连接的输出端连接在一起。多个接收电极105分别连接到第四多路选择开关109的多个输入端，第四多路选择开关109的输出端连接到第一电压检测器110的第二输入端，这样可通过第四多路选择开关109将与被测部位相应的另一接收电极105感测到的电信号输入到第一电压检测器110的第二输入端；此时，在第四多路选择开关109中，输入端和与被测部位相应的另一接收电极105所连接的输出端连接在一起。即，第一电压检测器110通过上述两个被选通的接收电极104实现与被测部位并联，从而实现检测被测部位两端的电压。
第一电压检测器110检测到的电压为被测部位两端的电压，电流检测器检测到的电流为流经被测部位的电流，因此，第一电压检测器110输出的电压值输入到第一除法器111的被除数输入端，电流检测器102输出的电流值输入到第一除法器111的除数输入端，第一除法器111的输出端输出被测部位的生物电阻抗值。
正弦信号发生器101生成用于施加到被测部位的正弦信号。正弦信号发生器101可以是各种用于生成正弦信号的器件、电路或装置。作为示例，正弦信号发生器101可包括：直接数字式频率合成器(未示出)和电压控制电流源(未示出)。直接数字式频率合成器(DDS)用于生成正弦电压信号，电压控制电流源(VCCS)将DDS生成的正弦电压信号转换为电流信号。
此外，正弦信号发生器101可生成多个频率(例如，1kHz、5kHz、50kHz、250kHz、500kHz、1000kHz等)的正弦信号，以向被测部位施加不同频率的正弦信号，测量出不同频率的正弦信号下各被测部位的生物电阻抗。
反相器103用于将正弦信号发生器101输出的正弦信号转换为相位相反的正弦信号，以作为参考地信号，从而提高施加到被测部位的正弦信号的稳定性，以提高测量精度。
针对不同的被测部位，第一多路选择开关106和第二多路选择开关107中的输入端和相应于被测部位的输出端连接在一起，第三多路选择开关108和第四多路选择开关109中的相应于被测部位的输入端和输出端连接在一起。第一多路选择开关106、第二多路选择开关107、第三多路选择开关108和第四多路选择开关109可以是各种用于实现多路选择的器件、电路或装置，例如，单刀多掷开关、由多个继电器构成的多路选择开关等。此外，第一多路选择开关106、第二多路选择开关107、第三多路选择开关108和第四多路选择开关109也可以集成到一个选择电路中，对此不作限制。
第一电压检测器110可以是电压表、电压互感器或者其它能够检测电压的电路或器件。作为示例，第一电压检测器110可通过图2描述的电压检测器来实现。
第一除法器111可通过各种能够实现除法运算的器件或电路来实现，也可以通过微控制单元(MCU)、微控制器等来实现，对此不作限制。
电流检测器102可以是电流表、电流互感器或者其它能够检测电流的电路或器件。作为示例，电流检测器102可包括：参考电阻器(未示出)、第二电压检测器(未示出)和第二除法器(未示出)。
参考电阻器串联在正弦信号发生器101的输出端和第一多路选择开关106的输入端之间，即，参考电阻器与待测部位串联。第二电压检测器与参考电阻器并联，以测量参考电阻器两端的电压。第二电压检测器的输出端连接到第二除法器的被除数输入端，参考电阻器的电阻值输入到第二除法器的除数输入端，以由第二除法器计算流经参考电阻器的电流，即，流经被测部位的电流。第二除法器的输出端连接到第一除法器111的除数输入端，以将计算得到的电流值输入到第一除法器111的除数输入端。
优选地，参考电阻器为高精度的电阻器，以提高测量精度，例如，参考电阻器可为0.1％精度的电阻器。
第二除法器可通过各种能够实现除法运算的器件或电路来实现，也可以通过微控制单元(MCU)、微控制器等来实现，对此不作限制。
第二电压检测器可以是电压表、电压互感器或者其它能够检测电压的电路或器件。作为示例，第二电压检测器可通过图2描述的电压检测器来实现。
图2示出根据本实用新型的示例性实施例的电压检测器的结构框图。
参照图2，根据本实用新型的示例性实施例的电压检测器包括：滤波器201、差分放大器202、解调器203和模数转换器204。
滤波器201将接收到的电信号进行滤波。差分放大器202对滤波后的电信号进行差分放大。解调器203对差分放大后的电信号进行解调。模数转换器204将解调后的电信号转换为数字信号。
这里，滤波器201可以是各种能够实现滤波的电路或器件(例如，宽频带通滤波器)，差分放大器202可以是各种能够实现差分放大的电路或器件，解调器203可以是各种能够实现解调的电路或器件，模数转换器204可以是各种能够实现模数转换的电路或器件。
根据本实用新型的用于测量生物电阻抗的装置，其电路结构简单，易于实现，且测量精度高。
虽然已表示和描述了本实用新型的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。
Claims (6)
1.一种用于测量生物电阻抗的装置，其特征在于包括：正弦信号发生器、多个发射电极、多个接收电极、第一电压检测器、电流检测器、第一除法器、反相器、第一多路选择开关、第二多路选择开关、第三多路选择开关、第四多路选择开关，
其中，电流检测器串联在正弦信号发生器的输出端和第一多路选择开关的输入端之间，第一多路选择开关的多个输出端分别与所述多个发射电极相连接，反相器串联在正弦信号发生器的输出端和第二多路选择开关的输入端之间，第二多路选择开关的多个输出端分别与所述多个发射电极相连接，
所述多个接收电极分别连接到第三多路选择开关的多个输入端，第三多路选择开关的输出端连接到第一电压检测器的第一输入端，所述多个接收电极分别连接到第四多路选择开关的多个输入端，第四多路选择开关的输出端连接到第一电压检测器的第二输入端，第一电压检测器的输出端连接到第一除法器的被除数输入端，电流检测器的输出端连接到第一除法器的除数输入端，第一除法器的输出端输出被测部位的生物电阻抗值。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电压检测器包括：
滤波器，对接收到的电信号进行滤波；
差分放大器，对滤波后的电信号进行差分放大；
解调器，对差分放大后的电信号进行解调；
模数转换器，将解调后的电信号转换为数字信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流检测器包括：参考电阻器、第二电压检测器、第二除法器，
其中，参考电阻器串联在正弦信号发生器的输出端和第一多路选择开关的输入端之间，第二电压检测器与参考电阻器并联，第二电压检测器的输出端连接到第二除法器的被除数输入端，参考电阻器的电阻值输入到第二除法器的除数输入端，第二除法器的输出端连接到第一除法器的除数输入端。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二电压检测器包括：
滤波器，对接收到的电信号进行滤波；
差分放大器，对滤波后的电信号进行差分放大；
解调器，对差分放大后的电信号进行解调；
模数转换器，将解调后的电信号转换为数字信号。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述参考电阻器是0.1％精度的电阻器。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述正弦信号发生器包括：
直接数字式频率合成器(DDS)，生成正弦电压信号；
电压控制电流源(VCCS)，将生成的正弦电压信号转换为电流信号。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420379027.1U CN203988052U (zh) | 2014-07-10 | 2014-07-10 | 用于测量生物电阻抗的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420379027.1U CN203988052U (zh) | 2014-07-10 | 2014-07-10 | 用于测量生物电阻抗的装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203988052U true CN203988052U (zh) | 2014-12-10 |
Family
ID=52028145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420379027.1U Active CN203988052U (zh) | 2014-07-10 | 2014-07-10 | 用于测量生物电阻抗的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203988052U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108378850A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-08-10 | 诺仪器（中国）有限公司 | 人体复阻抗测量***及方法 |
-
2014
- 2014-07-10 CN CN201420379027.1U patent/CN203988052U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108378850A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-08-10 | 诺仪器（中国）有限公司 | 人体复阻抗测量***及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11589814B2 (en) | System for wearable, low-cost electrical impedance tomography for non-invasive gesture recognition | |
| CN102028463A (zh) | 用于生物电阻抗测量的装置和方法 | |
| EP3209197B1 (en) | Simultaneous impedance testing method and apparatus | |
| Bera et al. | Surface electrode switching of a 16-electrode wireless EIT system using RF-based digital data transmission scheme with 8 channel encoder/decoder ICs | |
| Degen et al. | Continuous Monitoring of Electrode--Skin Impedance Mismatch During Bioelectric Recordings | |
| KR101324560B1 (ko) | 다채널 임피던스 측정방법 및 측정기 | |
| CN204072092U (zh) | 利用方波信号进行多频点人体阻抗测量的电路和脂肪秤 | |
| CN203988052U (zh) | 用于测量生物电阻抗的装置 | |
| Sanchez et al. | Minimal implementation of an AFE4300-based spectrometer for electrical impedance spectroscopy measurements | |
| CN204192615U (zh) | 一种卧床患者的人体成分检测仪 | |
| CN109171722A (zh) | 一种生物阻抗测量电路、生物阻抗测量方法及可穿戴设备 | |
| Priidel et al. | Lock-in integration for detection of tiny bioimpedance variations | |
| CN107714039A (zh) | 一种基于电子秤检测人体动脉血管硬化的方法及*** | |
| Chamberlin et al. | Analysis of the charge exchange between the human body and ground: evaluation of “earthing” from an electrical perspective | |
| Sarode et al. | LabVIEW based automatic data acquisition system for electrical impedance tomography | |
| CN203953659U (zh) | 一种用于生物阻抗频谱***的复阻抗电路板 | |
| Gómez Abad | Development of a capacitive bioimpedance measurement system | |
| Kukucka et al. | The influence of the amplitude of driving signal in measurement of the active points on human skin | |
| Ramos et al. | A wireless, compact, and scalable bioimpedance measurement system for energy-efficient multichannel body sensor solutions | |
| CN206183266U (zh) | 一种人体阻抗测量装置及其人体成分分析仪 | |
| CN112263235A (zh) | 基于混合电断层成像技术的手势识别*** | |
| Kim et al. | Development of bioelectric impedance measurement system using multi-frequency applying method | |
| Kusche et al. | A wearable dual-channel bioimpedance spectrometer for real-time muscle contraction detection | |
| JP2001276008A (ja) | 脂肪細胞測定装置及び脂肪細胞測定方法 | |
| Sánchez et al. | Effect of the injection and measurement patterns and the geometric distribution of electrodes in bladder volume estimation using electrical impedance tomography |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160202 Address after: 133000, Yanbian industrial concentration area, 876 Hongyun street, Jilin, Yanji Patentee after: Donghua Jilin original medical equipment Co., Ltd. Address before: 102200 Changping District science and Technology Park, Beijing Road No. 1 Patentee before: Beijing Donghuayuan Medical Equipment Co., Ltd. |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160406 Address after: 102200, No. 1, vibration road, Changping science and Technology Park, Beijing Patentee after: Beijing Donghuayuan Medical Equipment Co., Ltd. Address before: 133000, Yanbian industrial concentration area, 876 Hongyun street, Jilin, Yanji Patentee before: Donghua Jilin original medical equipment Co., Ltd. |