精密生物阻抗谱测量系统及其在经络研究中的应用

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1、中文摘要生物电阻抗测量技术是近年来发展起来的一门新兴技术，该技术具有廉价、安全、无毒无害等特点，是一种具有广泛应用前景的无损检测技术，已作为生物医学工程领域的重要研究课题，受到国内外临床医学和生物医学工程学界的广泛重视。近年来生物电阻抗测量技术发展迅速，被广泛应用于生理病理参数监护中，特别是在经络实质的研究中，经络阻抗测量法成为研究经络实质的重要手段之一。然而，目前生物阻抗测量技术还存在一定问题，比如，利用单一频率激励信号测量，得到信息不完整；采用分立式电路，抗干扰性能较差；采用基于欧姆定律的测量原理，对电流源精度依赖性较大；后续软件校准部分的算法简单，占用资源较大，不

2、适合低端控制器。针对上述情况，本文设计了一种基于AD5933的精密生物阻抗谱测量方法。该方法利用了比例测量和DFT解调等高精度测量原理，具有电路集成度高，能实现快速扫频测量，对信号源精度依赖性小等特点。结合AD5933的稳定度和可重复性好的特点，本文设计了软件校准方法，分别对模值和相位进行校准，进一步提高了测量精度，该算法简单，可以在单片机上实现。利用上述方法，设计了基于AD5933的精密生物阻抗谱测量系统，实现了系统的硬件和软件部分，并利用自行设计的系统测量了针灸过程中的经络阻抗谱变化，对试验结果进行了初步分析。实验得到了明显的趋势性现象：行针后，同一激励频率下，随着

3、留针时间的增加，经络阻抗模值先减小后回升，低频时变化的更明显；经络阻抗的相角逐渐减小的，10KHz时变化量最大。关键词：高精度生物阻抗谱软件校准经络阻抗谱ABSTRACTBioelectricalImpedanceMeasuringTechnology(BIMT)isanewtechnologydevelopedinrecentyears．Duetothefeatureofnon-invasive，low—cost，safety,nontoxicandharmless，ithasextensiveapplicationperspective．ThespecialaRen

4、tionispaidtotheBIMTtechniquebytheresearchersinbiomedicalengineeringandclinicalmedicineareas．InrecentyearstheBIMThasbeenwidelyusedinvariousfields，forinstanceintheareaofmeridiansandcollateralsimpedancestudy．Atthesametime，theBIMTstillhassomeproblems，forexamplemostsystemusesinglefrequencysou

5、rcethatcan’tgiveentireimformation；mostsystemsdon’tuseintegratecircuitwhichhasmoreanti-interferencecapability；mostsystemsbaseontheOhm’Slaw,andtheiraccuracyhavegreaterdependenceonthecurrentsource；mostalgorithmofsoftwarecalibrationiseasytounderstand，butitishardtoimplementonthelow—endCPU．Inl

6、ightoftheabove，thispaperdesigneahigh-accuracybio—impedancespectrummeasurementbasedonAD5933whichuseshigh—precisiontheorysuchasproportion—measurementandDFTdemodulationtechnique．Thismethodhashighintegration，andlessdependenceonthesource．Andalsoamethodofcompensationisproposed0naccountofthesta

7、bilityofAD5933．Themagnitudeandphasearecompensatedseparately；andthisalgorithmcanbeimplementedontheSCM．Bydesigningthehardwareandsoftwarefollowingtheabovemethod，abio-impedancespectrumsystemisimplemented．ThissystemisusedtOtestthechangesofmeridiansandcollateralsimpedancespectr