摘要：针对传统阻抗测量系统结构复杂、集成度低和实现成本高等问题,研制了一种频率范围0.01 Hz~200 kHz、支持USB总线的便携式阻抗测量系统。系统采用高精度阻抗转换芯片AD5940为测量核心,STM32F411RET6处理器为控制核心,通过上位机设置AD5940配置参数即可完成单频、多频测量,阻抗数据经USB总线传输至上位机处理、显示及存储。电阻测量实验表明,系统的平均相对误差为0.11%,信噪比为70.15 dB;R-C三元件阻抗模型实验表明,系统的幅值平均绝对误差为0.64Ω,相角为0.447°,生物电阻抗测量系统具有很好的可靠性与稳定性。

摘要：生物电阻抗可用于人体成分测量,具有重要的临床意义与应用价值,现阶段的生物电阻抗测量设备仍存在成本高昂、设备笨重的问题。因此,提出了一种便携式生物电阻抗测量系统,其由控制电路、电流发射电路与阻抗测量电路组成,通过微控制器STC12C5A60S2对直接数字频率合成器AD9833、鉴相器AD8302等微型模块的有效控制,实现对不同频率下人体生物电阻抗的精准稳定测量。研究结果表明,该系统在设计复杂度与实现成本远低于商用人体生物电阻抗仪的前提下,实现了与之类似的测量精确度,有望为生物电阻抗测量装置的小型化、便携化、低成本化发展提供新的思路。

摘要：为实时监控运动员的体脂率,同时做出预防与合理的运动训练安排,研究设计了基于卡尔曼滤波算法的生物阻抗检测方法,并提出一种基于粒子群算法优化的极限学习机(PSO-ELM)的生物电阻抗-体脂率预测模型和运动体质监测系统。研究结果显示,卡尔曼滤波算法处理后的人体电阻抗信号最大误差不超过±0.01。在皮肤干湿度、饮水与时间条件下,数据前后的阻抗值差异非常小。与主流预测模型的对比中,基于PSO-ELM的生物电阻抗-体脂率预测模型的相关系数最大为0.985 4。综上所述,研究提出的系统能满足运动员的日常体脂率检测的功能需求,并实现实时检测。

摘要：培育屠宰性能好、体脂含量低的畜禽新品种是畜牧产业降本增效的重要方向,但始终缺乏对畜禽体成分进行精准活体测定的技术手段。生物电阻抗测量是利用生物组织与器官的电特性及其变化规律来提取生物体信息的检测技术,具有无创伤、测量快速、相对测量成本低、使用安全、操作简便、获得结果可重复性高和反映信息丰富,可获得不同组织的不同电信号及对应的表型信息等优点,在畜禽体成分活体检测领域具有重要的应用价值。本文综述了生物电阻抗在畜禽胴体分析、体成分活体检测方面的应用情况和研究进展,总结了生物电阻抗技术应用在智能畜牧生产上待解决的技术难点和发展前景,以期进一步推进该技术在畜牧领域的发展。

摘要：目的:针对生物电阻抗扫描成像(electrical impedance scanning,EIS)宽频谱测量的需求,对使用手持式检测探头的EIS系统的前置级检测电路进行扩频优化设计。方法:首先,基于电流/电压转换电路、二选一模拟开关实现EIS系统前置级64通道检测电路的拓扑结构设计。其次,对实现电流/电压转换电路的集成运算放大器芯片和二选一模拟开关芯片进行选型优化,并完成印制电路板制作。最后,对优化后的电路的频率响应、输出信号的通道干扰、信噪比等关键指标进行测试。结果:在100 Hz~500 kHz的工作频率内,优化后的电路的增益稳定度在0.015以内,最大相移小于1.8°,通道串扰低于-62 dB,输出信号信噪比高于65 dB。结论:优化后的前置级检测电路在100 Hz~500 kHz工作频率范围内能够满足EIS检测的精度需求,为开展宽频谱EIS研究提供了硬件基础。

摘要：设计了一种生物电阻抗测量系统,用于无创测量颅内血肿、水肿引起的电阻抗变化。该系统采用直接数字频率合成技术(DDS)设计高精度、频率可调的正弦激励电流源,采用正交序列数字解调法提取电阻抗的信息,并对解调结果进行软件补偿。所实现的电阻抗测量系统可工作于5～300kHz,在全频率范围内,系统具有80dB以上的共模抑制比(CMRR),对100Ω电阻的相对测量精度达到-90dB。采用颅内注射50μl自体血的方法,建立大鼠颅内出血动物模型,初步的动物实验表明,该系统可以检测到相应的电阻抗变化。

摘要：为了满足对生物体内不同组织、器官同一时间阻抗测量的需求,设计了一种同时多频混合激励信号产生电路系统,系统包括单片机控制的直接数字式频率合成(DDS)信号模块,电压控制电流源(VCCS)模块等主要硬件电路,并给出了核心设计电路;经测试:当激励源频率范围为10Hz～1MHz时,其输出电流最大相对偏差为0.74%,实验结果表明所设计的同时多频激励源带负载能力强、抗干扰性能好,满足生物电阻抗测量系统的要求。

摘要：微波消融是临床常用的肿瘤微创疗法,常用于肝癌、肺癌和肾癌等多种实体肿瘤治疗。目前的微波消融疗法存在消融中心区域温度快速升高造成组织碳化的问题。针对以上问题,本文基于生物电阻抗技术,利用电阻抗测量模拟前端芯片AD5940设计了一套应用于微波消融的生物电阻抗测量系统。系统测量消融过程中组织中心区域的电阻抗并根据电阻抗调节微波源的输出功率。实验结果表明,本文设计的生物电阻抗测量系统可以准确测量生物电阻抗。在微波消融过程中,消融区域电阻抗先下降后上升。在电阻抗上升至碳化区间时切断微波输出,电阻抗下降直至保持稳定时恢复微波输出可以有效抑制组织碳化。

摘要：生物电阻抗技术是通过电学方法测量人体水分来提取人体的生物电阻抗信息,并根据这些信息来反映人体成分。在对人体的生物电阻抗进行检测时,检测结果通常会受人体皮肤表面的温度、湿度或破损情况等多种因素的影响而出现失真。针对因接触阻抗值不稳定会影响测量结果的问题,设计检测核心环节恒流源电路时,在消除输出信号直流分量的前提下尽可能提高恒流源的输出阻抗。尤其在高频情况下,保证其具有一定的输出阻抗,以此来消除接触阻抗所带来的干扰。在恒流源的设计实现上,采用现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)生成一个直接数字式频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesis,DDS)信号,利用数模转换器(Digital to Analog Converter,DAC)模块将其转换成电压信号接入压控电流源电路中。压控电流源电路以差分接收放大器为核心,在其差分输入端加入直流电位的补偿回路,以此消除直流分量。在输出端加入屏蔽驱动电路,来提高电路的抗干扰能力。为了满足测量人体阻抗的需求,通过对比压控电流源电路在不同输入电压下的输出电流理论值与实际值的线性度来验证电路可行性,并根据实验所测得的输出阻抗与增益电阻和频率的关系来选择合适的电路参数。经过实验验证,在放大器的反馈输入端接入AD8066运算放大器可以有效防止反馈分流,从而提高整体电路的输出阻抗。同时随着电路中增益的不同,输出阻抗值也会随着频率的变化而变化。

摘要：目的研究适于微重力条件下在轨应用的生物电阻抗测量方法。方法以STM32为控制中枢,以阻抗转换芯片AD5933为测量核心,进行多通道、多频生物电阻抗测量方法的研究设计,并进行通道一致性、有效性、人体试验验证。结果对64通道进行扫频测量,以第一通道为参考,多次测量相对误差可控制在2‰以内;与CHI604e生化分析仪(精度优于2‰)进行对比,测量相对误差在6‰以内;在显著度P=0.01的情况,本测量仪测量值与CHI604e测量值一致性高达0.997;对测试者的左上肢电阻RLA和右上肢电阻RRA进行30次多频测量,在P=0.01的情况,相邻两次的测量结果的相关系数高达0.994,任意两次测量结果不低于0.992。结论研制出一种支持多通道、多频的自动化测量设备。经测量分析验证,重复性和一致性较好,精度可以达到6‰。