[发明专利]一种四电极人体阻抗获取心率信号电路及方法

说明书

技术领域

本发明属于阻抗测量技术领域，特别涉及一种通过人体阻抗测量获取心率信号的电路及方法。

背景技术

近年随着人们生活水平的提高，对自身的健康状况日益关注。例如，人们除了关注自己的体重之外，还进一步开始关注人体脂肪的含量，从而可以更加准确的把握自身的胖瘦程度。技术上测量脂肪含量有多种方法，例如经典的水下称重法，CT扫描法，以及人体阻抗测量法。

人体阻抗测量的方法的基本原理是人体脂肪含水极小，因此相对于人体其他组织其阻抗很高；通过测量人体阻抗可以大致判断人体脂肪和非脂肪组织的比例，从而推算脂肪含量。人体阻抗测量大致分为直流阻抗测量和交流阻抗测量。直流阻抗测量通过在人体两个不同点输入直流电流，测量两点之间的电压来获得该两点之间的阻抗，优点是测量电路简单，缺点是测量结果包含了人体皮肤的阻抗；而在直流情况下，人体皮肤阻抗的值很大，且容易受皮肤自身状况和测量电极和皮肤接触状况影响，因此总的人体阻抗测量结果的准确度较差。

随着BIA(生物电阻抗)技术的普及与应用，通过BIA获取人体成分参数来检测人体健康状况的产品也越来越多和越来越完善，采集阻抗信息的方式也由2电级进化到4电极和8电极，激励电流也从单一频率增加到多频段分析，检测的参数也越来越丰富，不仅可以检测出阻抗值，进而计算获取各种人体成分给健康生活提供更准确更有用的参考，而且还可以通过上肢阻抗信息获取心跳信号，给人体健康监护提供更多一层的支持和保障。但是，原有通过人体阻抗测量心跳的地采集方式需要通过贴电极片到胸腔或腹部等身体部位，采集方式繁琐、不方便。而直接通过手握式的BIA获取心跳信号仍然没有广泛普及开来，主要原因是，通过阻抗获取的心跳信号相对干扰较多，无法准确和有效的获取心率。

如专利申请201610168316.0公开了一种基于生物电阻抗技术的心率测量方法及装置，所述方法利用生物电阻抗技术，通过采集受试者手臂桡动脉的电阻抗信号，并进行模数转换后，得到电阻抗数字信号。从所述电阻抗数字信号中提取心率和心率变异性特征。本发明具有简单易行、廉价和操作简便等特点，能够快速准确地采集并分析心率数据，实现对受试者的测量。该方法虽然能通过手臂桡动脉采集电阻抗信号，然而，这种方式获取的心跳信号相对干扰较多，无法准确和有效的获取心率。

发明内容

基于此，因此本发明的首要目地是提供一种四电极人体阻抗获取心率信号电路及方法，该电路及方法能够有效除去基线漂移强烈影响，通过幅度监测(前后峰谷幅度的跳变关系限制)运动信息以及标准心跳模版的建立与比对，能较为准确的排除基线漂移和运动干扰，从而得到较为准确的心率，不仅能准确测量出阻抗及人体成分，还能方便的测量出心跳信号。

本发明的另一个目地在于提供一种四电极人体阻抗获取心率信号电路及方法，该电路及方法通过改进采集阻抗信息的方式改善采集阻抗信息的便捷性和准确性；通过设计阻抗心跳信号提取算法来移植基线漂移和排除运动干扰，从而准确测量出心跳信号。

本发明的再一个目的是提供一种四电极人体阻抗获取心率信号电路及方法，该电路及方法能够通过多种方式(包括但不局限手握式或脚踩式这两种测量方式)获取阻抗的心跳信号，简便实用；另一方面不仅可以获取阻抗值，进而分析人体成份，还可以有效通过心跳算法获取心率，使得健康监测得更为全面和准确；通过设计针对性的算法来抑制极限漂移和排除运动干扰，以准确的检测心率。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种四电极人体阻抗获取心率信号电路，其包括有至少四电极，四电极中，N+和N-为激励电流的产生电极和接收电极，I+和I-为测量电极，即从N+和N-间输出不同频率的激励电流，通过测量I+和I-间电压信号，采样后通过采样信号放大电路对采样信号进行放大，其特征在于所述I+和I-两个测量电极与采样信号放大电路间分别串入电容，可以有效滤除信号中无效的直流成分；在N+和I+间、N-和I-间接入电阻，以去除极化电压的影响，解决基线漂移的现象。

进一步，所述2个激励电极间加入释放电阻，以便在没有人体接触时为2个激励电极做一个释放回路。

更进一步，由于测量电极处于悬空时状态不稳定，可能会对人体接触判断造成误判，所述测量电极接入1/2VS，可以在悬空时给一个基准电压，就可以分辨出有无人体接触。