[发明专利]太阳能生物电阻抗谱仪和包括该生物电阻抗谱仪的生物电阻抗监测系统

说明书

一种太阳能生物电阻抗谱仪包括：微处理器模块；与该微处理器模块连接的无线电模块；与该微处理器模块连接的谱仪模块；电池管理模块；与该电池管理模块连接的电池模块；与该电池管理模块和所述微处理器模块分别连接的太阳能供电管理模组；以及与该太阳能供电管理模组连接的可穿戴太阳能电池模组。本专利申请还提供一种包括该太阳能生物电阻抗谱仪的生物电阻抗监测系统。

技术领域

本专利申请涉及医学电子，特别地涉及一种太阳能生物电阻抗谱仪和包括该太阳能生物电阻抗谱仪的生物电阻抗监测系统。

背景技术

生物电阻抗分析法(BIA)是一种无创的，安全的，便宜的，便携的快速评估合作中患者的身体成分和最低体内水分的技术方法。生物电阻抗分析法可以测量将一个小正弦波电流以单频或多频注入身体而产生的信号的电压和相位角，通常是从头到脚，并计算复杂的阻抗值，包括代表电阻(R)的阻抗实部和代表电抗(Xc)的阻抗虚部。

基于分离电阻性细胞内部和外部空间的纯电容膜的简单模型，多频分析法用于确定细胞外的水(ECW)和细胞内的水(ICW)的量。因此，ECW可以通过低频阻抗和身体总水量(TBW)或者高频阻抗的实部来估计，而细胞膜的电容效应在高频下可以忽略。ICW可以通过TBW和ECW之间的差来计算。

与BIA相比，生物电阻抗矢量分析法(BIVA)不要求任何对身体几何、组织电学模型或者回归分析的假设。在BIA方法中，身体组成被描述为一个矢量，其横坐标为电阻(R)，其纵坐标代表根据个体高度(H)进行了归一化处理的电抗(Xc)。为了广泛应用BIA/BIVA，促进患者和受过有限训练的卫生保健提供者使用BIA技术，需要一个便携、便宜、耐用的多频电阻抗谱仪。

发明内容

本专利申请提供一种太阳能生物电阻抗谱仪。在一个实施例中，一种太阳能生物电阻抗谱仪包括：微处理器模块；与该微处理器模块连接的无线电模块；与该微处理器模块连接的谱仪模块；电池管理模块；与该电池管理模块连接的电池模块；与该电池管理模块和所述微处理器模块分别连接的太阳能供电管理模组；以及与该太阳能供电管理模组连接的可穿戴太阳能电池模组。该电池管理模块用于在预设条件下接收从所述太阳能供电管理模组输出的电流，并以此电流给所述电池模块充电。该谱仪模块包括阻抗网络分析仪，与该阻抗网络分析仪连接的差分放大器，以及与该阻抗网络分析仪连接的宽带电流源。所述太阳能供电管理模组包括：第一开关，与所述可穿戴太阳能电池模组相连；增强电路，与所述第一开关相连；第一二极管，连接所述增强电路与所述谱仪模块；控制电压生成器，与所述可穿戴太阳能电池模组相连；第二二极管，连接所述控制电压生成器与所述谱仪模块；第二开关，与所述可穿戴太阳能电池模组相连；三极管，其栅极与所述控制电压生成器相连，其漏极或源极与所述第二开关相连；第三二极管，连接所述三极管的源极或漏极与所述谱仪模块；第三开关，连接所述控制电压生成器与所述谱仪模块；第四开关，与所述可穿戴太阳能电池模组相连；以及第四二极管，连接所述第四开关与所述谱仪模块。所述电池管理模块与所述第二二极管及所述控制电压生成器相连。所述微处理器模块根据所述可穿戴太阳能电池模组的输出电压计算参考电压值，再根据该参考电压值确定并控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关及所述第四开关的开合状态。当所述参考电压值低于第一电压阈值时，所述微处理器模块闭合所述第一开关，同时断开其他三个开关。当所述参考电压值达到或超过所述第一电压阈值并低于第二电压阈值时，所述微处理器模块闭合所述第四开关，同时断开其他三个开关。当所述参考电压值达到或超过所述第二电压阈值时，所述微处理器模块闭合所述第二开关与所述第三开关，同时断开其他两个开关。

该阻抗网络分析仪可以包括以1MSPS速率采样和数字量化输入信号的12 位模数转换器(ADC)，以及集成数字信号处理器(DSP)。该数字信号处理器将数字化的输入信号做离散傅里叶变换(DFT)，并返回变换后信号的实部和虚部。该阻抗网络分析仪可以通过12C总线程控。