[发明专利]一种人体阻抗检测方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种人体阻抗检测方法。

人体阻抗是人体重要的生理参数，它的检测在生物医学领域有着十分重要的意义。比如，国内外学者很早便发现人体的阻抗变化与呼吸有着密切的关系。若把人体阻抗简化成一个电阻，根据电阻公式R＝ρL/A，当人体呼吸的时候，胸廓在改变，体内的气体量和成分也在改变，这相当于人体电阻率ρ和L/A都在改变，也就是人体电阻在改变。因此，利用电路测出人体阻抗的改变也就间接反映了人体的呼吸情况。人体阻抗检测是人体呼吸信号检测的重要手段之一，在心电监护仪中得到了广泛应用。

背景技术

人体阻抗包括电抗、感抗和容抗。人体的感抗十分微小，一般情况下可以忽略不计。人体的容抗对于频率十分敏感，基于容抗公式X_C＝1/2πfc可知，容抗与频率l/f成比例关系，当频率增大时，容抗呈减小趋势。显然，人体的阻抗并非一个固定的值，与频率有关。人体阻抗在测试时，电极与皮肤表面还必然存在一个接触阻抗，它的大小与皮肤状态、接触面积等因素有关，也随着测试频率的增大而急剧下降。因此，为了方便人体阻抗数据的测试分析，人体阻抗测试系统往往工作在较高的频率下，比如TI公司推出的用于人体阻抗测量的芯片ADS1294R的工作基频为32kHz，此时，测得的人体阻抗可以近似看作是纯阻性的；经实验，人体两肢间的阻抗值约为1500Ω左右。

一个典型的人体阻抗测试系统，包括恒压源V_S、输出内阻r_o、外部输出阻抗R_O、被测人体R_B、电压记录处理与阻抗解调等模块等。同步记录和处理两路电压信号，这两路信号可以是人体两测点的电压信号和已知外部输出阻抗R_O上的电压信号，也可以是人体两测点的电压信号和电源输出电压信号，也可以是已知外部输出阻抗R_O上的电压信号和电源输出信号，然后通过一定计算，可以解调出人体的复阻抗，这是所谓的四线阻抗测量法，如图2(a)(b)(c)所示；对特别高的测试频率，被测人体阻抗R_B可看成纯阻性的，此时，也可仅记录和处理一路电压信号来测量人体阻抗值，称为两线阻抗测量法，如图3所示。

不管用的是什么样的人体阻抗测试系统，人体阻抗测试方法的基本步骤都是：(1)搭建测试系统；(2)基于标准阻抗标定系统；(3)人体阻抗测试。为了方便起见，现有的做法都是：第一步在搭建系统时，采用大的输出阻抗R_O，将激励电源变为恒流源，使人体阻抗与其两端的检测电压成线性关系，从而便于系统的定标，第二步只需要较少标准阻抗标定即可。现有方法的不足是：输出阻抗太大，同样的激励电压，产生较小的工作电流，从而导致对人体阻抗变化的灵敏度较低，不利于反映呼吸等导致人体阻抗变化的病理和生理信息。

参考文献：

[1]TI，ADS 1298R Datasheet，Texas Instruments Incorporated，2010.

[2]王建波，邓亲恺，郭劲松等.一种新型的阻抗式呼吸检测系统[J].中国医疗器械杂志，2009，33(2).

[3]席涛，杨国胜，汤池等.呼吸信号检测技术的研究进展.医疗卫生装备，2004，12：26-29.

[4]Prutchi，D.and M.Norris.(2004).Design and development of medical electronic instrumentation：A practical perspective of the design，construction，and test of medical devices.Hoboken，NJ：Wiley Interscience.

[5]Grenvik，A.，Ballou，S.，McGinly，E.，Cooley，W.L.，and P.Safar.(1972).Impedance pneumography：Comparison between chest impedance changes and respiratory volumes in 11 healthy volunteers.Chest，vol 62，pp.439-443.