[发明专利]一种多频点生物电阻抗快速获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物特征信号提取方法领域，具体是一种多频点生物电阻抗快速获取方法。

背景技术

生物电阻抗技术：利用生物组织及器官的电学特征来提取生物生理信息的无创检测技术。它是利用置于体表的电极向生物体输入微弱的检测电流，然后测量适当部位的电压变化，从而得到相关组织或器官的电阻抗变换情况，以获取生理及病理信息。这种技术由于无创伤、安全、价格低廉等优点，广泛应用于现代医学中，主要包括：电抗血流图，人体阻抗成像、人体成分测量等方面。

生物电阻抗测量技术经历了从直流到交流、从纯电阻到复阻抗、从单频点到多频点的测量技术演变，但是，当前主流的多频生物电阻抗测量方法仍然属于分时单频测量法，即从低频到高频逐次扫描生物体的阻抗，耗时长，并且由于生物体生理状态受心跳、血流影响时刻发生变化，分时单频测量法不能准确反应生物体在某一时刻的生物阻抗频谱信息。

2014年4月9日公开的第CN103705236号中国专利申请，其公开了一种生物电阻抗谱同步快速测量方法，该方法利用FPGA实现了基于Walsh函数的多频同步激励信号源及对应的生物电阻抗获取方法，但是由于Walsh函数信号相对于传统的正弦信号存在一些缺点，其自相关性不理想，频谱的旁瓣值较大，这样一方面会产生假同步，另一方面由该方法获得激励源的频率准确度有限，所以阻抗提取时必须增加DFT的点数，同时增加修正算法来解决DFT栅栏效应带来的误差，这将大大增加系统的运算量和复杂度。

发明内容

本发明的目的是提供一种多频点生物电阻抗快速获取方法，以实现同时对生物体进行多频点复阻抗测量，并保证阻抗获取精度的同时减小运算量。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种多频点生物电阻抗快速获取方法，其特征在于：在一个FPGA上构建多路直接频率合成器DDS，将多路直接频率合成器DDS输出的单频信号经加法器电路合成为多频点复合激励源V_in，采用自动平衡电桥将多频点复合激励源V_in同时加载至参考电阻R_ref和待测生物体电阻抗Z_x上，再采用双路同步模数转换芯片将参考电阻R_ref上的电压V_ref、待测生物体电阻抗Z_x上的电压V_x转换成数字信号；

选择参考电阻R_ref上的电压V_ref和待测生物体电阻抗Z_x上的电压V_x的采样频率f_s，并选择进行数字傅里叶变换DFT的点数N，采样频率f_s、进行数字傅里叶变换DFT的点数N须满足公式f_s/N＝f₀/M，公式中M为自然数，f₀为复合激励源V_in的基波频率，以使参考电阻R_ref上的电压V_ref、待测生物体电阻抗Z_x上的电压V_x中a*f₀、b*f₀、c*f₀频率分量，a、b、c为自然数，恰好落在数字傅里叶变换DFT变换后的M*a+1、M*b+1、M*c+1点处，计算所选择的数字傅里叶变换DFT的点数N的数字傅里叶变换DFT分量，即可得到选择参考电阻R_ref上的电压V_ref、待测生物体电阻抗Z_x上的电压V_x中a*f₀、b*f₀、c*f₀频率分量的幅值与相位，进而获得待测生物体电阻抗Z_x在a*f₀、b*f₀、c*f₀频率处的幅值与相位。