一种基于并行处理的同时多频生物电阻抗测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于并行处理的同时多频生物电阻抗测量系统，包括上位机交互模块、FPGA处理及外围电路模块、数模转换DAC模块、低通滤波模块、加法运算电路模块、压控恒流源模块、仪表运算放大电路模块、单端转差分电路模块、多路高速ADC模块。该系统能够并行处理同时同步输出混频激励信号，并进行同步同时检测信号，提高了检测效率。本发明专利技术同时提供根据上述系统的电流损耗检测方法，用以校验检测系统、监测输出电流是否正常。监测输出电流是否正常。监测输出电流是否正常。

【技术实现步骤摘要】
一种基于并行处理的同时多频生物电阻抗测量系统及方法


[0001]本专利技术属于医疗器械
，尤其涉及生物电阻抗测量技术。

技术介绍

[0002]多频生物电阻抗测量技术通过激励电极向生物组织注入不同频率的微弱电流信号，检测电极测量电压信号，获取生物组织的电特性，进一步进行生物医学信息分析，是一种无损伤的生物医学检测技术。该技术广泛应用于人体成分分析、肺血管循环系统的疾病诊断、水肿检测、肿瘤的早期诊断等领域,在体成分测量中激励电流一般都要小于2mA，激励电流越小对人体越安全，个别测量孕妇体成分仪器激励电流小于100uA，但信号微弱信噪比越小，更易受到干扰。同时基于八电极的体成分设备的电缆往往超过一米长度，微弱信号传输过程中极易衰减。利用生物电阻抗成像进行肺循环系统监测、血液流动监测、肿瘤早期诊断等需要实时快速成像，为了获取高质量的图像，生成的每帧生物电阻抗图像最好是同一时刻的多频率生物电阻抗数据，且要求抗干扰能力强，信号衰减小。
[0003]随着理论和技术的发展，多频生物电阻抗测量技术得到快速的发展和广泛的应用。如中国专利CN10979本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于并行处理的同时多频生物电阻抗测量系统，其特征在于，包括FPGA处理及外围电路模块；数模转换DAC模块、加法运算电路模块、仪表运算放大电路模块、单端转差分电路模块、多路高速ADC模块；所述数模转换DAC模块包括多路DAC芯片，多路DAC芯片采用同一时钟频率产生相位可控的波形；数模转换DAC模块用以将DDS信号转换为模拟信号波形；所述加法运算电路模块采用运放组成的加法电路，将每路模拟信号波形进行相加转换为一路混频信号S
mix
；所述仪表运算放大电路模块主要由三路仪表运算放大器组成，三路仪表运算放大器分别将采样电阻R
S1
、R
S2
、被测区域M的两端的各一路差分电压信号转为单端信号，总共为三路单端信号，并将三路单端信号进行放大后传输到单端转差分电路模块；所述单端转差分电路模块包括三路单端转差分放大器，用以将三路单端模拟信号转为三路差分模拟信号，并将信号传输到多路高速ADC模块；所述多路高速ADC模块用以将三路差分模拟信号转为三路数字信号，并将三路数字信号并行发送给FPGA处理及外围电路模块对采集的三路数字信号进行同时处理；FPGA处理及外围电路模块包括FPGA处理模块、FPGA外部的DDR存储电路、时钟源电路；FPGA处理模块同步并行产生多路DDS并同步并行处理三路数字信号；所述FPGA处理模块包括时钟分频模块、通信模块、并行DDS模块、ADC控制模块、FIFO读写与DDR控制模块、数字信号处理模块、结果运算与处理模块；所述时钟分频模块利用外部时钟信号进行分频处理；多路并行DDS采用同一时钟信号；所述并行DDS模块产生多路并行的波形信号；所述ADC控制模块主对ADC的模式进行初始化配置，对三路数字信号数据通过时钟信号进行时序控制；所述FIFO读写与DDR控制模块对接收的三路数字信号进行缓存并存储到外部DDR存储器，然后再从DDR中读出数据送到下一步进行处理；结果运算与处理模块主要对获取幅值和阻抗数据进行并行运算，实时监测信号衰减情况、实时监测激励电流信号是否在要求范围内，获取被测区域的电阻抗、电阻、容抗、相位角数据。2.根据权利要求1所述的同时多频生物电阻抗测量系统，其特征在于，所述数字信号处理模块对三路ADC数据采用流水线的处理方式进行并行处理，对采集的采样电阻R
S1
两端电压数据R
S1
_Data1、被测区域M两端电压数据M_Data2、采样电阻R
S2
两端电压数据R
S2
_Data1同时通过三路FIR滤波器进行带通滤波，滤除干扰信号数据，滤除后再进行快速傅里叶变换进一步处理，获取混频信号中每种频率下的幅值和相位；在频率fi采样电阻R
S1
两端电压幅值为R
S1
_A
fi
，相位为R
S1
_θ
fi
，在频率fi被测区域M两端电压幅值为M_A
fi
，相位为M_θ
fi
，在频率fi采样电阻R
S2
两端电压幅值为R
S2
_A
fi
，相位为R
S2
_θ
fi
。3.根据权利要求2所述的同时多频生物电阻抗测量系统，其特征在于，还包括FPGA处理模块的ROM预先在不同的地址段存储了不同波形的数据；波形的种类、频率、相位、幅值分别由WC、FC、PC、AC数据控制；WC数值为ROM中每种波形的初始地址，通过加法器加不同的WC数据调节不同的波形；调节FC数值，改变累加器的累加速度，调节从ROM查找表中读取某一波形数据的速度调节波形频率；PC为某一波形初始ROM地址自加初始值，通过调节自加初始值PC调节相位；AC为系数值，通过查找ROM里的数据后再通过乘法器乘以系数AC，对ROM里的数据进行尺度变换调节幅度值；多路并行DDS模块采用同一时钟信号DDS_CLK，同时采用相同的相位。
4.根据权利要求1或2或3所述的同时多频生物电阻抗测量系统，其特征在于，还包括低通滤波模块，低通滤波模块包括多路低通滤波电路LPF，对每路的模拟信号进行低通滤波，滤除模拟信号中的高频干扰信号。5.根据权利要求1或2或3所述的同时多频生物电阻抗测量系统，其特征在于，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：马掌印，史志怀，杨瑞嘉，
申请(专利权)人：南京麦澜德医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：