[发明专利]用于进行阻抗测量的装置、系统和方法

说明书

本发明涉及电磁阻抗测量装置，包括用于测量外部物质的阻抗的传感器元件。

本发明还涉及用于测量代表个体的生命体征的信号的生命体征测量系统。

本发明还涉及对外部物质进行阻抗测量的方法。

根据US 2003/0055358A1已知前文所述装置的实施例。该已知装置用于测量生物组织的电磁生物阻抗。为此，该已知装置包括一个传感器元件，用于检测代表响应于外部施加的交变磁场而在组织内传播的涡电流的信号。该已知装置可以确定对应于传感器元件的横截面的身体部分的生物阻抗。

该已知装置的不利之处在于，为了获得生物阻抗值的分布，传感器元件必须相对于组织表面进行移动。该过程耗时而且包括由于偏移误差引起的相当大的不精确。

本发明的目的是提供用于测量阻抗的装置，利用该装置可以进行准确的空间解析测量。

为此，根据本发明的装置包括另一个传感器元件，用于对所述物质进行空间解析阻抗测量，所述传感器元件和所述另一个传感器元件作为工作于不同的谐振频率的各个谐振电路的部件。

根据本发明的技术手段基于如下的观点：将多个传感器元件(如两个或者多个)彼此邻近放置使得可以进行空间解析的阻抗测量。为了获得这些传感器元件的阻抗读数，每个传感器设置作为各个谐振电路的一部分，每个谐振电路以不同的谐振频率工作。优选地，各个谐振频率之间的差别大概为10％。该原理已经过试验验证，下文针对图1对其结果进行讨论。因而，根据依据本发明的装置，提供了一种测量设置，其使得可以使用所期望的空间解析度对所感兴趣的区域进行阻抗测量。该实事对于医学应用尤其有益，可以对如呼吸动作和深度、心率、心脏体积变化、血糖级别等生命体征进行空间解析准确度高的非介入性的、根据位置的测量。

在根据本发明的一个装置实施例中，传感器元件和另一个传感器元件设计为形成传感器元件矩阵或阵列。

设计阵列或者矩阵形式的传感器阵列尤其有益。可以通过适当选择传感器阵列的相应大小而获得所期望的空间解析度。下文针对图2a和2b讨论该特定实施例。

在另一个根据本发明的实施例中，所述传感器元件和所述另一个传感器元件包括与各个容性元件协同工作的各个传感器线圈，由所述传感器元件和所述另一个传感器元件的连接轨道的各个长度确定所述各个谐振频率。

使用具有预先选择的连接轨道长度的标准线圈元件和多种容性元件的组合尤其有益，从而可以设计具有不同的各个谐振频率的多个谐振电路。优选地，本身已知的表面安装器件(SMD)电容器用作容性元件。以下参照图3详细讨论该结构。请注意，作为替代，可以选择具有预先选定值的标准容性元件，并且通过改变感性线圈的连接轨道长度改变谐振电路的谐振频率。

在根据本发明的装置的另一个实施例中，所述传感器元件和所述另一个传感器元件设置在固定单元内。

在根据本发明的装置的某些应用中，可能希望在个体位于适当的固定单元的情况下测量所述个体的阻抗，例如，位于椅子上、床上等情况下。必须指出，根据本发明的装置同样适用于个体在固定单元上进行任务时的情况。例如，该任务可以是操作车辆、坐在办公室内进行静止劳动等情况。这些例子中，根据本发明的装置适用于进行隔离的阻抗测量，或者监控一系列阻抗测量的任何变化。

在根据本发明的装置的另一个实施例中，所述传感器元件和所述另一个传感器元件设置在耐磨件内。

将根据本发明的装置放置在耐磨件内特别有益，例如T恤衫、内衣、臂章等。该实施例对于对移动个体进行重复测量特别有益，例如，对于体育教练或者监控复原中的病人。

根据本发明的生命体征测量系统包括以上所述的装置。

测量生物阻抗用于测量人体的各种生命参数，优选地以非接触方式进行测量。通过将根据本发明的装置结合在生命体征测量系统中，在人体部分内感应除交变磁场。该交变磁场在身体组织内引起涡电流。根据组织的类型，涡电流更强或者更弱。涡电流在组织内引起损耗，可以测量损耗，例如，根据感应环的品质因数下降测量损耗。也可以引起次级磁场，可以根据感应环的电导率变化测量次级磁场，或者，根据第二感应环内的感应电压测量。通过使用工作于不同谐振频率的多个传感器元件，可以提供能够提供空间解析测量的测量系统，用来测量例如呼吸动作和深度、心率、心脏体积变化、血糖等级、选择的组织内(肺部水肿、边缘器官水肿)的脂肪或者水分等生命体征。

根据本发明的方法包括下列步骤：