[发明专利]阻抗测量电路和方法

说明书

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，即，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Z_X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Z_W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*(Z_W+Z_X+Z_W)/I＝Z_W+Z_X+Z_W＞Z_X

因此，测量结果Z高于实际的阻抗Z_X。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Z_X处的电压降U_X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：

Z=Zfourpoint[1-ZtwopointRi]]]>

其中，Z_fourpoint是由四点测量电压导出的四点阻抗，Z_twopoint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。

这一关系表明已经抵消了电极电阻的影响。

本发明还提供了一种用于测量皮肤阻抗的生物传感器，其包括：

用于与皮肤发生接触的一组四个接触电极；以及

根据本发明的阻抗测量电路。