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    人體生理關鍵參數測量系統設計

    王慶祥  
    【摘要】:人體總含水量包含細胞內液量和細胞外液量,細胞內外液量關系著體液的平衡狀態,體液的平衡狀態可以反映人體的健康狀態。體液不平衡通常會導致患者脫水和水腫,其通常與其他疾病有關,如腎病,肝病,心臟衰竭等。所以通過檢測患者的體液狀態可以對疾病進行監控?,F有的體液檢測技術有X射線,CT法等。這些方法成本較高,檢測設備不能隨身佩戴,不能長時間對患者進行持續監測。而生物電阻抗法具有低成本,接觸式測量的特點,可以方便的測量出人體細胞內外液含量,從而監測人體的體液平衡狀態。本課題以國內外較成熟的生物電阻抗法理論為基礎,主要完成以下工作內容:(1)對比了人體生理關鍵參數測量系統設計中阻抗測量的幾種方法,最終選用較為常用的四電極測量法。在生物電阻抗理論的基礎上,詳細介紹了Cole-Cole阻抗圓理論和人體阻抗測量的分析方法。(2)設計了系統的整體硬件結構包括兩個部分:阻抗測量控制電路,阻抗測量電路。測量人體阻抗的方法為先向生物組織注入安全電流,再通過采樣電極檢測相應回路的電壓值和電流值,電壓信號經過模數轉換器變為數字信號,再由FPGA進行數據處理計算得出人體相應部位的阻抗值。單片機控制電路,得到該阻抗值后,將頻率控制字發送給FPGA。FPGA進行頻率轉換,測量下一個需測頻率的人體阻抗。同時單片機控制電路對接入電極也進行了控制,從而對人體不同部位的實現了分段式阻抗測量,并通過阻抗值計算出人體細胞內外液量。(3)為控制系統各模塊協調,設計了單片機控制系統,通過人機交互方式控制阻抗測量流程,可以實現測量頻率轉換,測量部位選擇??梢詫崿F定時測量,從而達到對患者進行全天監測。


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