专利名称：一种人体阻抗的多频多段测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种生物阻抗的测量装黄及测量方法，特别是一种人体阻抗的测量装置及测 量方法。
背景技术：
生物阻抗与生物功能具有一定的联系，生物阻抗测量己被广泛应用于人体成份分析。有 关生物阻抗的测量技术在不断进步，且有各种生物阻抗分析仪问世。目前多数人体阻抗测暈 仪是对人体全身阻抗的测量，但研究表明个体各段的阻抗测量会提供在整体测量方法中被掩 盖的身体成份信息。且现有的人体阻抗测量装置硬件设计复杂， 一般体积也较大，并需要配 合电脑来进行测量，不易携带及操作，有很多也只能在单频率下测量，应用起来十分不便。
发明内容
针对现有人体阻抗测量技术和测量仪器的不足，本发明的目的是提供一种人体阻抗的测 量装置及测量方法，使其实现人体阻抗的多频多段测量，简化硬件设计，且不需要电脑来配 合测量。
本发明为实现上述目的所采用的技术力'案是 一种人体阻抗的多频多段测量装置，由电
源l、多频信号发生电路2、恒流转换电路3、电极4、多路开关5、标准电阻6、差分放大电
路7、信号采集电路8、 ARM控制器9及触摸屏10组成，电极4包括2个电流输入电极和4
个采样电压电极；电源l与各电路连接，恒流转换电路3的输入端连接多频信号发生电路2，
输出端连接电流输入电极，采样电压电极通过多路开关5与标准电阻6连接，标准电阻6 —
端接地，差分放大电路7的输入端连接采样电压电极，输出端连接信号采集电路8， ARM控
制器9分别与多频信号发生电路2、多路开关5、信号采集电路S及触摸屏IO连接。 所述的多频信号发生电路2以AD9851为频率发生芯片。
所述的恒流转换电路3和差分放大电路7由LM324运算放大器和外围电阻构成。 所述的多路开关5为74LS151数字8选1数据选择器。 所述的标准电阻6的阻值为1000欧姆。所述的信号采集电路8为ADS8364模数转换芯片。
所述的ARM控制器9为S3C2440芯片。 所述的触摸屏10的大小为8英寸，像素为640*480。
一种人体阻抗的多频多段测量方法，其特征在于测试者通过触摸屏IO选择测量方式， ARM控制器9根据选择的测量方式控制多频信号发生电路2生成激励信号；激励信号经过恒 流转换电路3转换为恒定的人体安全电流；将人体阻抗等效为躯干和四肢5段阻抗模型，用2 个电流输入电极分别与人体左右手腕接触，4个采样电压电极分别与左右手腕和左右脚腕接 触，ARM控制器9控制激励信号从一个电流输入电极输入人体，并控制多路丌关5与一个采 样电压电极连接，信号通过人体和标准电阻6，标准电阻6—端接地，信号从不同的电流输 入电极输入人体，且多路开关连接不同的采样电压电极，可形成5个不同的测量回路；采样 电压电极适时采集电压信号并通过差分放大电路7放大，信号采集电路8采集电压信号并对 其进行模数转换并输出至ARM控制器9; ARM控制器9对数据进行快速傅里叶变换并通过运算 得到人体5段阻抗的有效值，并控制触摸屏10显示测量结果。
所述的测量方式有三种单频测量、多频测量和自动测量，单频测量时测试者设定唯一 的激励信号频率，多频测量时测试者设定激励信号的起始频率、终止频率和歩长，自动测量 时采用系统默认的起始频率、终止频率和歩长。
本发明的有益效果是可实现人体阻抗的多频多段测量，不需要电脑配合，可准确、直
观地测量出人体阻抗，可以广泛应用在人体成分分析、人体血流图测量、胃动力学检测等以 人体阻抗特性为基础的临床和研究领域，且测量系统的硬件设计简单，硬件和软件成本较低， 市场前景好。
以下结合附图
及实施例对本发明进行详细说明。图l是本发明的测量装置图； 图2是电极与人体的连接关系图； 图3是多路开关与标准电阻的示意图。
具体实施例方式
如图l， 一种人体阻抗的多频多段测量装置，由电源l、多频信号发生电路2、恒流转换 屯路3、屯极4、多路开关5、标准电阻6、差分放大电路7、信号采集电路8、 ARM控制器9 及触摸屏IO组成，电极4包括2个电流输入屯极和4个采样电压电极。电源1与各电路连接， 恒流转换电路3的输入端连接多频信号发生电路2，输出端连接电流输入电极，采样电压电 极通过多路开关5与标准电阻6连接，标准电阻6 —端接地，差分放大电路7的输入端连接 采样电压电极，输出端连接信号釆集电路8， ARM控制器9分别与多频信号发牛电路2、多 路开关5、信号采集电路8及触摸屏10连接。
采用此装置测量人体阻抗的具体方法为
第一歩测量用户先将电流输入电极和采样电压电极夹在手腕及脚腕处，电极L、A夹
在左手腕，V2、 12夹在右手腕，V3夹在左脚腕，V4夹在右脚腕。
第二步打开电源l，通过触摸屏IO选择测量方式，有二种测量方式单频测量、多频
测量和自动测量。以自动测量为例，系统默认起始频率为10kHZ，步长为5kHZ，终止频率为 100kHZ。
第三歩ARM控制器9控制多频信号发生电路2发出起始频率10kHZ的激励信号。 第四步激励信号经恒流转换电路3转换成有效值小于100uA的恒定的人休安全电流。
第五歩在ARM控制器9的控制下，激励信号通过电流输入电极I,或l2输入人体，多路
开关5的a或b或c端与采样电压电极的a或b或c端连接，形成5个不问的测量回路，艮卩
激励信号从Ii输入Rl—R2—R 形成回路l;
Rl—R3—+R4—R 形成回路2;
R1—+R3—^R5—卡R 形成冋路3;
6激励信号从I2输入R2—R3 — R4—R 形成回路4;
R2—R3—R5—+R 形成回路5。 在每个测量回路，采样电压电极都适时进行信号采集，以回路1为例，采样电压电极V,和V2 适时采集电压信号，电压信号经过差分放大电路7之后，有用信号被放大，干扰信号被减弱。
第六歩信号采集电路8对电压信号进行模数转换，然后输出至ARM控制器9。
第七歩ARM控制器9对每个测量回路的数据进行傅里叶变换并通过运算得到人体阻抗 的有效值，进而得到模值与相位值，将这三个值存入第一次测量结果。
第八步系统自动按歩长累加，生成下一频率的激励信号，依照第四至第七歩的过程继
测量完毕后，测试者选择以表格或图的形式将测量结果显示在触摸屏10上。
单频测量时，激励信号频率为测试者设定的唯一值，系统测量一个频率下的人体阻抗；
多频测量时，起始频率、歩长和终止频率由测试者设定，测量过程与自动测量相同。
权利要求
1、一种人体阻抗的多频多段测量装置，其特征在于由电源(1)、多频信号发生电路(2)、恒流转换电路(3)、电极(4)、多路开关(5)、标准电阻(6)、差分放大电路(7)、信号采集电路(8)、ARM控制器(9)及触摸屏(10)组成，电极(4)包括2个电流输入电极和4个采样电压电极；电源(1)与各电路连接，恒流转换电路(3)的输入端连接多频信号发生电路(2)，输出端连接电流输入电极，采样电压电极通过多路开关(5)与标准电阻(6)连接，标准电阻(6)一端接地，差分放大电路(7)的输入端连接采样电压电极，输出端连接信号采集电路(8)，ARM控制器(9)分别与多频信号发生电路(2)、多路开关(5)、信号采集电路(8)及触摸屏(10)连接。
2、 根据权利要求1所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置，其特征在于所述的多频信号发生电路(2)以AD9851为频率发生芯片。
3、 根据权利要求1所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置，其特征在于所述的恒流 转换电路(3)和差分放大电路(7)由LM324运算放大器和外围电阻构成。
4、 根据权利要求1所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置，其特征在于所述的多路 开关(5)为74LS151数字8选1数据选择器。
5、 根据权利要求l所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置，其特征在于所述的标准 电阻(6)的阻值为1000欧姆。
6、 根据权利要求l所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置，其特征在于所述的信号 采集电路(8)为ADS8364模数转换芯片。
7、 根据权利要求1所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置，其特征在于所述的ARM 控制器(9)为S3C2440芯片。
8、 根据权利要求l所述的一种人体阻抗的多频多段测量装置，其特征在于所述的触摸屏(10)的大小为8英寸，像素为640*480。
9、 一种人体阻抗的多频多段测量方法，其特征在于测试者通过触摸屏(10)选择测量 方式，ARM控制器(9)根据选择的测量方式控制多频信号发生电路(2)生成激励信号；激励信号经过恒流转换电路(3)转换为恒定的人体安全电流；将人体阻抗等效为躯干和四肢5 段阻抗模型，用2个电流输入电极分别与人体左右手腕接触，4个采样电压电极分别与左右 手腕和左右脚腕接触，ARM控制器(9)控制激励信号从一个电流输入电极输入人体，并控 制多路开关(5)与一个采样电压电极连接，信号通过人体和标准电阻(6),标准电阻(6) 一端接地；信号从不同的电流输入电极输入人体，且多路开关连接不同的采样电压电极，形 成5个不同的测量回路；采样电压电极适时采集电压信号并通过差分放大电路(7)放大，信 号采集电路(8)对电压信号进行模数转换并输出至ARM控制器(9); ARM控制器(9)对数 据进行快速傅里叶变换并通过运算得到人体5段阻抗的有效值，并控制触摸屏(10)显示测 量结果。
10、根据权利要求9所述的一种人体阻抗的多频多段测量方法，其特征在于所述的测 量方式有三种单频测量、多频测量和自动测量，单频测量时测试者设定唯一的激励信号频 率，多频测量时测试者设定激励信号的起始频率、终止频率和歩长，自动测量时采用系统默 认的起始频率、终止频率和步长。
全文摘要
本发明涉及一种人体阻抗的测量装置及测量方法，测量装置由多频信号发生电路、恒流转换电路、多路开关、电极、标准电阻、差分放大电路、信号采集电路、ARM控制器及显示屏组成。测量装置采用6个电极与多路开关结合形成5个测量回路，并用触摸屏替代电脑选择测量方式和显示测量结果，多频信号发生电路生成多频激励信号，可在不同频率下测量人体的5段阻抗，ARM控制器运行操作系统及应用程序，控制各功能部件正确运行，实现了人体阻抗的多频多段测量。测量装置硬件设计简单，易操作，便于携带且成本低，市场前景好。
文档编号A61B5/053GK101579236SQ200910011890
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者娜 刘, 张雪平, 波 陈 申请人:大连大学