专利名称：阻抗测量电路和方法
技术领域：
本发明涉及阻抗的测量。本发明尤其但非唯一涉及采用表面接触电极测量阻抗。
背景技术：
采用表面接触电极的阻抗测量有这样一个问题，S卩，存在多变的未知接触阻抗，这降低了测量的准确度。例如，在对皮肤组织的阻抗测量(所谓的生物阻抗测量)中就采用了接触电极阻抗测量，其中，能够将对皮肤组织的阻抗测量用于监测与监测装置的用户的身体或医疗状态相关的各种状况。
阻抗测量的最简单的设置(setup)是
图1所示的所谓的两点设置。
测量仪器10具有电流源12，其用于向未知阻抗&馈送已知电流I。采用电压测量装置14的电压测量确定了电压降，其被假定为与所述的未知阻抗成比例。
但是，电缆的阻抗4也充分地导致所述电压降以及所测得的电压，从而扭曲了测量结果Z: Z = U/I = I* (zw+zx+zw)/I = Zff+Zx+Zff > Zx 因此，测量结果Z高于实际的阻抗&。为了避免两点阻抗测量设置的这一缺点，四点阻抗测量设置采用了额外的一对电极。
将参考图2解释四点测量技术。
通过两个馈送电极1、4(可以将其视为驱动端子)馈送电流，测量两个测量电极2、 3(可以将其视为测量端子)之间的电压降。用于实现电压测量的仪器(例如高输入阻抗差分放大器)具有非常高的输入阻抗，这样几乎没有电流流经测量电极，即，其电缆和接触电阻在测量中几乎不起作用。
在这种装置中，采用一对电极驱动电流通过所要测量的阻抗，采用另一对电极进行测量，而不必使显著的电流通过连接部。
所测得的电压U几乎与未知阻抗\处的电压降Ux相等。因而四点阻抗测量设置为很多应用提供了充分的精确度。但是，在测量结果中仍然存在误差，这是由流经测量电极 2、3的电流导致的。
发明内容
根据本发明，提供了一种阻抗测量电路，其包括 -电流源装置； -电压测量装置；以及 -处理器， 其中，所述电路能够用于两点测量模式和四点测量模式，并且 其中，所述处理器适于通过将来自两点和四点测量模式的测量电压结合起来导出所要测量的阻抗。
因而，本发明综合了两点和四点测量技术的结果，以提供改善的准确度。具体而言，这两种结果使得电极电阻的影响被抵消掉了。
两点模式包括这样一种模式，其中，采用一对用来引导(route)电流往返于所要测量的阻抗的测量端子获得所要测量的阻抗两端的第一电压，四点模式包括这样一种模式，其中，采用所述一对测量端子以及另一对用来引导电流往返于所要测量的阻抗的端子来获得所要测量的阻抗两端的第二电压。
因而，这两种测量技术各个都是标准的，其中，将两点测量模式的两个电极用作了四点模式的测量电极。
优选提供切换装置，从而在第一对端子和第二对端子之间切换电流源的输出电流，所述第一对端子构成了两点阻抗测量端子，所述第一对和第二对测量端子一起构成了四点阻抗测量端子。
所述切换装置可以具有连接至电流源装置的相对的两侧的第一对输入端以及两对输出端，第一对输出端构成了两点阻抗测量端子，第二对输出端构成了四点测量驱动端子。
优选地，所述处理器适于通过计算下式导出所要测量的阻抗 Zfourpoint
权利要求
1.一种阻抗测量电路，包括 -电流源装置(12)；-电压测量装置(14)；以及 -处理器(60)，其中，所述电路能够用于两点测量模式和四点测量模式，并且其中，所述处理器适于通过结合来自两点测量模式和四点测量模式的测量电压来导出所要测量的阻抗(Z)。
2.根据权利要求1所述的电路，其中-所述两点模式包括这样一种模式，其中，采用一对用来引导电流往返于所要测量的阻抗的测量端子(2，3)获得所要测量的阻抗两端的第一电压；并且-所述四点模式包括这样一种模式，其中，采用所述一对测量端子0，3)以及另一对用于引导电流往返于所要测量的阻抗(Z)的端子(1，4)来获得所要测量的阻抗两端的第二电压。
3.根据权利要求1或2所述的电路，包括用于使电流源(1 装置的电流输出在第一对端子(2，3)和第二对端子(1，4)之间切换的切换装置(50)，所述第一对端子(2，3)构成了两点阻抗测量端子，所述第一和第二对测量端子(1，2，3，4) 一起构成了四点阻抗测量端子。
4.根据权利要求3所述的电路，其中，所述切换装置具有连接至所述电流源装置的相对两侧的第一对输入端，并具有两对输出端，所述第一对输出端构成了两点阻抗测量端子， 所述第二对输出端构成了四点测量驱动端子。
5.根据任何前述权利要求所述的电路，其中，所述处理器适于通过计算下式导出所要测量的阻抗
其中，Zfourpoint是由四点测量电压导出的四点阻抗，Ztwopoint是由两点测量电压导出的两点阻抗，Ri是电压测量装置的内阻抗。
6.一种用于测量皮肤阻抗的生物传感器，包括 -用于与皮肤接触的一组四个接触电极；以及-根据前述任一权利要求所述的阻抗测量电路。
7.一种阻抗测量方法，包括-获得两点测量模式下的电压测量结果； -获得四点测量模式下的电压测量结果；-通过组合来自两点测量模式和四点测量模式的测量电压来导出所要测量的阻抗⑵。
8.根据权利要求7所述的方法，其中-所述两点模式包括采用一对用来引导电流往返于所要测量的阻抗的测量端子(2，3) 来获得所要测量的阻抗两端的第一电压；并且-所述四点模式包括采用所述一对测量端子0，3)并采用另一对用于引导电流往返于所要测量的阻抗(Z)的端子(1，4)来获得所要测量的阻抗两端的第二电压。
9.根据权利要求8所述的方法，包括使电流源装置(1 在第一对端子(2，；3)和第二对端子(1，4)之间切换，所述第一对端子(2，3)构成了两点阻抗测量端子，所述第一和第二对测量端子(1，2，3，4) 一起构成了四点阻抗测量端子。
10.根据权利要求7到9中的任何一项所述的方法，其中，所述处理器通过计算下式导出所要测量的阻抗 ZfourpointZ = ρ-1 Ztwopoint 1--_ Ri其中，Zfourpoint是由四点测量电压导出的四点阻抗，Ztwopoint是由两点测量电压导出的两点阻抗，Ri是电压测量装置的内阻抗。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述内阻抗Ri是通过采用所要测量的已知参考阻抗来执行所述阻抗测量方法而得到的。
12.—种皮肤阻抗测量方法，包括-应用一组四个接触电极以接触皮肤；以及-执行根据权利要求7到10中的任何一项所述的阻抗测量方法，其中，使用所述电极中的两个来进行两点测量，而使用所有的四个电极来进行四点测量。
全文摘要
一种阻抗测量电路，包括电流源装置、电压测量装置和处理器。所述电路能够用于两点测量模式和四点测量模式，所述处理器适于通过结合来自两点和四点测量模式的测量电压而导出所要测量的阻抗。这结合了两点测量技术和四点测量技术二者的结果，从而提供了提高的精确度。具体而言，两种结果使得电极电阻的影响被抵消。
文档编号A61B5/053GK102186414SQ200980140924
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月8日 优先权日2008年10月16日
发明者R·平特, R·施密特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司