一种超小型体温和生物电阻抗测量装置的制造方法_3

文档序号:9335742阅读:来源:国知局
GND;同时,R19与C18连接点为INP2输入,与U1芯片的4脚相连。R17和热敏电阻 SENS0R2的连接点即为桥式电路的负端输出,把其与电阻R20、电容C19串联至GND;同时, R20与C19连接点为I匪2输入,与U1芯片的5脚相连。另外,INP2输入和I匪2输入之间 串联电容C17。
[0057] 在第三体温测量通道中,电阻R23和电阻R21串联,电阻R33和MF51E型NTC热敏 电阻器SENS0R3并联然后与电阻R22串联,接着2个串联电路并联,并联之后一端接VLD0, 另一端接GND。R23和R21的连接点即为桥式电路的正端输出,把其与电阻R24、电容C21串 联至GND;同时,R24与C21连接点为INP3输入,与U1芯片的10脚相连。R22和热敏电阻 SENS0R3的连接点即为桥式电路的负端输出,把其与电阻R25、电容C22串联至GND;同时, R25与C22连接点为I匪3输入,与U1芯片的11脚相连。另外,INP3输入和I匪3输入之间 串联电容C20。
[0058] 在第四体温测量通道中,电阻R28和电阻R26串联,电阻R34和MF51E型NTC热敏 电阻器SENS0R4并联然后与电阻R27串联,接着2个串联电路并联,并联之后一端接VLD0, 另一端接GND。R28和R26的连接点即为桥式电路的正端输出,把其与电阻R29、电容C24串 联至GND;同时,R29与C24连接点为INP4输入,与U1芯片的12脚相连。R27和热敏电阻 SENS0R4的连接点即为桥式电路的负端输出,把其与电阻R30、电容C25串联至GND;同时, R30与C25连接点为INM4输入,与U1芯片的13脚相连。另外,INP4输入和INM4输入之间 串联电容C23。
[0059] 如图8所示,当MF51E型热敏电阻所处的温度发生变化时,其阻值也会发生变化, 从而使得桥式电路失去平衡。桥式电路的正负输出端会因此产生电压差,根据这个电压差 可以用公式(1)推算出MF51E型热敏电阻的阻值:
[0060]

[0061] 其中乂:为VLD0值,V2为输出结果电压值,R为3个1%。精度电阻值,Rx为热敏电阻 在被测温度下阻值。求得热敏电阻阻值过后,可以根据公式(2)推算出热敏电阻所处环境 的温度:
[0062] (2>
[0063] 其中Rx为被测温度下热敏电阻阻值,Ri为在特定温度Ti下热敏电阻阻值,B为热 敏电阻B值,为某特定温度,T2为被测温度。至此,当MF51E型热敏电阻被贴在人体或者 含着口腔之后,通过体温测量电路中的电压值,根据公式(1)和公式(2)即可得到被测试的 体温数据。
[0064] 另外,在每个桥式电路正负输出端之后都分别接了 1阶的RC低通滤波电路,根据 1阶RC低通滤波电路_3dB带宽计算公式(3)可知本装置所使用的滤波电路截至频率约为 159. 2Hz,而有用信号是一个直流信号,这说明本装置使用的滤波电路完全可以满足降低高 频噪声的要求。
[0065]
(3:>
[0066] 生物电阻抗测量,或简称阻抗技术,是一种利用生物组织与器官的电特性及其变 化规律提取与人体生理、病理状况相关的生物医学信息的检测技术。它通常是借助置于 体表的电极系统向检测对象送入一微小的交流测量电流或电压,检测相应的电阻抗及其变 化,然后根据不同的应用目的,获取相关的生理和病理信息。它具有无创、无害、廉价、操作 简单和功能信息丰富等特点,医生和病人易于接受。国外的生物电阻抗测量技术在基础研 究方面水平较高,以电阻抗断层成像技术为发展方向的新一代生物阻抗技术正吸引着各国 越来越多的研究者。国内的生物阻抗技术以应用研究为主,以各种阻抗、导纳血流图为代表 的生物阻抗技术已广泛用于临床,并不断取得进展.临床应用水平较高。人体的基本构造 单位是细胞。细胞被一层具有特殊结构和功能的半透膜所包被,称作细胞膜或质膜,它允许 某些物质有选择的通过,同时严格保持细胞内物质成分的稳定。细胞膜不但是细胞和周围 环境之间的屏障,也是细胞接受外界或其他细胞影响的门户。细胞环境中的各种物理性刺 激,体内产生的激素和递质等化学性刺激物,以及进入人体内的某些药物等,很多首先作用 于细胞膜,然后再影响细胞内各种生理功能。细胞膜性质及其变化从细胞层次反映了人体 生理,病理状态及变化。由于细胞膜存在,人体组织阻抗特性可由图9所示的等效电路表 示。'RdPC分别为细胞外液电阻,细胞内液电阻,细胞膜电容,《为输入测试信号的角 频率,阻抗Z可以表示为公式(4):
[0067]
(4)
[0068] 如图10所示,三通道生物电阻抗测量电路的每个生物电阻抗测量通道都包括4路 信号线和4个ESD二极管;4路信号线中2路信号线为电流信号线,另外2路信号线为电压 信号线。
[0069] 在第三生物电阻抗测量通道中,电阻R39和电容C26串联,串联电路一端接U1芯 片22脚,一端接电流信号I0UT5 ;电阻R40和电容C27串联,串联电容一端接U1芯片23脚, 一端接电流信号I0UT4 ;为了防止人体静电损坏设备,I0UT5与ESD二极管D12串联至GND, I0UT4与ESD二极管D11串联至GND。另外,电压信号线IN5与电容C45相连,C45另一端 与U1芯片33脚相连;电压信号线IN4与电容C43相连,C43另一端与U1芯片34脚相连; 为了防止人体静电损坏设备,IN5与ESD二极管D6串联至GND,IN4与ESD二极管D5串联 至GND〇
[0070] 在第二生物电阻抗测量通道中,电阻R41和电容C28串联,串联电路一端接U1芯 片24脚,一端接电流信号I0UT3 ;电阻R42和电容C29串联,串联电路一端接U1芯片25脚, 一端接电流信号I0UT2 ;为了防止人体静电损坏设备,I0UT3与ESD二极管D10串联至GND, I0UT2与ESD二极管D9串联至GND。另外,电压信号线IN3与电容C42相连,C42另一端与 U1芯片35脚相连;电压信号线IN2与电容C44相连,C44另一端与U1芯片36脚相连;为 了防止人体静电损坏设备,IN3与ESD二极管D4串联至GND,IN2与ESD二极管D3串联至 GND〇
[0071] 在第一生物电阻抗测量通道中,电阻R43和电容C30串联,串联电路一端接U1芯 片26脚,一端接电流信号I0UT1 ;电阻R44和电容C31串联,串联电容一端接U1芯片27脚, 一端接电流信号I0UT0 ;为了防止人体静电损坏设备,I0UT1与ESD二极管D8串联至GND, I0UT0与ESD二极管D7串联至GND。另外,电压信号线IN1与电容C41相连,C41另一端与 U1芯片37脚相连;电压信号线IN0与电容C40相连,C40另一端与U1芯片38脚相连;为 了防止人体静电损坏设备,IN1与ESD二极管D2串联至GND,IN0与ESD二极管D1串联至 GND〇
[0072] 当进行生物电阻抗测量时,首先在人体的手腕内侧贴2个电极片,然后在脚踝内 侦_ 2个电极片,接着通过导线把电极片与FPC连接器J2相连。其中手腕上的一个电极片 和脚踝处的一个电极片分别与装置中某生物电阻抗测量通道的电流通道中的2根信号线 相连,剩余2个电极片分别与那个通道中电压通道中的2根信号线相连,例如,I0UT0信号线 与位于脚踝的电极片1相连,I0UT1信号线与位于手腕的电极片2相连,IN0信号线与位于 脚踝的电极片3相连,IN1信号线与位于手腕的电极片4相连。当装置工作时,U1芯片内部 会产生一个电流值最大不超过800yA的高频正弦交流信号,然后通过电流通道注入人体, 用户可以根据需求把该信号的频率配置为10HZ-250KHZ中的任意值。当此电流被注入人体 以后,因为人体内部存在生物电阻抗,所以另外两个电极片之间会出现明显的电压信号,而 且人体内部的生物电阻抗值越大,电压信号幅度越大。因为这2个电极片与装置的电压通 道相连,所以产生的电压信号会被传送至装置U1芯片内进行解调,解调之后会得到一个直 流电压信号。这个电压信号值越大就意味着生物电阻抗值越大。然后根据公式(5)即可推 算出被测人员的生物电阻抗数值:
[0073]Z=kXV+o (5)
[0074] 其
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