[发明专利]一种基于四电极半桥法的微弱动态阻抗检测装置及其方法

说明书

本发明公开了一种基于四电极半桥法的微弱动态阻抗检测装置及其方法，半臂自动平衡电桥电路由数字电位器与生物阻抗共同构成；可编程放大电路由2个仪器放大器和一个可编程仪器放大器构成，一仪器放大器的输出为数字电位器的分压V₁，另一仪器放大器输出为生物阻抗的分压V₂，可编程仪器放大器的输出为V₁和V₂的差值；自动平衡调节电路，根据基于过采样的快速数字锁相电路解调出来的微弱动态阻抗变化信号的电压幅值作为负反馈，控制数字电位器的抽头位置，直到解调出的电压幅值进入阈值之内，则自动平衡调节电路进入平衡状态。本发明实现了基于四电极半桥法的动态阻抗检测，具有高精度、高灵敏度、大动态范围、实现简单、实时连续测量的优势。

技术领域

本发明涉及动态阻抗检测领域，尤其涉及一种基于四电极半桥法的微弱动态阻抗检测装置及其方法。

背景技术

生物电阻抗分析是一种无创性，成本低，常用的人体测量和临床状态评估方法。随着生物阻抗测量技术的日趋发展与成熟，生物阻抗测量应用于临床已经成为可能。生物阻抗可分为静态基础阻抗与微弱动态阻抗两个部分。微弱动态阻抗变化往往携带更多的生理信息，因此微弱动态阻抗变化量的实时连续监测为临床应用提供了可能。在微弱动态阻抗的测量中，扣除静态基础阻抗的影响是关键。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有的阻抗测量方法，采集过程中通常对静态阻抗和微弱动态阻抗同时进行采集，并进行相同程度的放大，对于及其微弱的动态阻抗变化量的测量造成了一定的困难。同时较大的静态基础阻抗会引入个体差异性，为阻抗测量手段应用于临床造成了一定的难度。

发明内容

本发明提供了一种基于四电极半桥法的微弱动态阻抗检测装置及其方法，本发明具有精度高、灵敏度高、动态范围大，功耗低以及成本低廉等优点，能够对较为微弱的动态阻抗变化量进行连续长时间的监测，详见下文描述：

一种基于四电极半桥法的微弱动态阻抗检测装置，包括：激励恒流源，还包括：

半臂自动平衡电桥电路，由数字电位器与生物阻抗共同构成；

可编程放大电路由2个仪器放大器和一个可编程仪器放大器共同构成，一仪器放大器的输出为数字电位器的分压V₁，另一仪器放大器的输出为生物阻抗的分压V₂，可编程仪器放大器的输出为V₁和V₂的差值；

自动平衡调节电路，根据基于过采样的快速数字锁相电路解调出来的微弱动态阻抗变化信号的电压幅值作为负反馈，控制数字电位器的抽头位置，直到解调出的电压幅值进入阈值之内，则自动平衡调节电路进入平衡装态。

所述激励恒流源为高频正弦恒电流源激励信号。

所述四电极配置电路由四个电极构成，采用激励电极和测量电极分开的方式进行配置。

所述可编程仪器放大器用于对静态基础阻抗和微弱动态变化阻抗进行不同程度的放大。

一种基于四电极半桥法的微弱动态阻抗检测方法，所述方法是一种自动平衡半桥法，所述方法包括以下步骤：

数字电位器表述为R_S，被测生物阻抗表述为R_Z；

经过高频正弦电流激励之后，R_S两端电压经过一仪器放大器后的输出电压表示为V₁，R_Z两端经过另一仪器放大器后的输出电压表示为V₂；

V₁与V₂经过可编程仪器放大器后的输出电压表示为V_out，V_out由模数转换器转换成数字信号；