电极自动夹紧的人体电阻抗信号检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电极自动夹紧的人体电阻抗信号检测系统及其检测方法，包括人体电阻抗信号检测装置与主机，人体电阻抗信号检测装置通过USB与主机连接；人体电阻抗信号检测装置用于采集人体电阻抗信号，包括人体电阻抗的幅值信息与相角信息，并将人体电阻抗信号传送到主机；主机用于控制人体电阻抗信号的采集过程，接受所采集的人体电阻抗信号，并对人体电阻抗信号存储、显示和分析。人体电阻抗信号检测装置配置有手指自动夹紧装置，能够根据其步进电机的实时功耗判断电极与手指间接触力的大小，从而实现对夹紧力度的控制。本发明专利技术可以有效解决由于电极

【技术实现步骤摘要】
电极自动夹紧的人体电阻抗信号检测系统及其检测方法


[0001]本专利技术涉及人体电阻抗信号检测的
，尤其是指一种电极自动夹紧的人体电阻抗信号检测系统及其检测方法。

技术介绍

[0002]人体电阻抗是人体生物信号中的一个重要电参数，包含了人体丰富的生理与病理信息，对人体电阻抗信号的测量与分析在医疗诊断及保健领域具有重要意义。
[0003]常用的人体电阻抗测量方法为：通过贴附在体表的电极，向人体内输入一定频率的微弱电流，由于不同的人的肌肉、脂肪等成分存在差异，因此产生不同的人体电阻抗。通过切换测量位点，可以获得身体某一区段的电阻抗特性。分析电阻抗信号，能够获知人的健康状态。
[0004]在进行人体电阻抗测量时，测量位点的选择十分关键。测量位点越多，获取的电阻抗信息就越丰富。在特定位置布置测量位点能够针对性地获取电阻抗信号。
[0005]电阻抗测量结果的准确度受测量电极接触状态的影响较大，无论是接触不良还是接触过载，都会影响电阻抗测量结果。而且当电极与皮肤间的接触力较大时，会增加测量带来的不适感。因此，需要一种控制人体电阻抗测量过程中电极
‑
皮肤接触力的方法，以减少由于电极接触产生的测量误差，降低由于电极接触产生的不适感。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种电极自动夹紧的人体电阻抗信号检测系统及其检测方法，该系统采用电极夹紧力度灵活可控的设计，不仅可实现手指电极的自动夹紧，而且能有效解决由于电极
‑/>皮肤接触力的过大或过小引起的测量误差。
[0007]为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种电极自动夹紧的人体电阻抗信号检测系统，包括人体电阻抗信号检测装置与主机，所述人体电阻抗信号检测装置通过USB与主机连接；其中：
[0008]所述人体电阻抗信号检测装置用于采集人体电阻抗信号，包括人体电阻抗的幅值信息与相角信息，并将人体电阻抗信号传送到主机；
[0009]所述主机用于控制人体电阻抗信号的采集过程，接受所采集的人体电阻抗信号，并对人体电阻抗信号存储、显示和分析。
[0010]进一步，所述人体电阻抗信号检测装置包括信号采集单元和检测组件；
[0011]所述信号采集单元包括前额电极单元、手指电极单元和手指自动夹紧单元；所述前额电极单元为头戴式结构，分别设置有一个前额激励电极和一个前额检测电极；所述手指电极单元包含10对手指电极组，分别对应于人体的10根手指，每一对手指电极组均包含一个手指侧激励电极和一个手指侧检测电极，分布于手指左右两侧，且所述手指侧激励电极和手指侧检测电极的表面根据手指结构设计为凹弧形曲面，以贴合手指两侧；所述前额
激励电极和前额检测电极与每一对手指电极组的手指侧激励电极和手指侧检测电极构成四电极人体阻抗检测通路，所述前额激励电极和手指侧激励电极负责发生和接收特定频率的电流，所述前额检测电极和手指侧检测电极负责获取电压值，基于四电极人体阻抗检测通路，能够获取每一根手指到额头之间的人体电阻抗值；所述手指自动夹紧单元包含10个手指自动夹紧装置，分别对应于10对手指电极组，通过手指自动夹紧装置来控制手指电极组中的电极与手指的接触力度，以使电极能更好地贴附在手指表面，确保电极与手指的良好接触；
[0012]所述检测组件包括集成模拟前端、微控制器、多路开关、USB模块、电源和LED显示模块；所述前额电极单元和手指电极单元通过多路开关与集成模拟前端相连接；所述多路开关由微控制器控制，用于切换特定的手指电极组进入工作状态，所述微控制器控制多路开关中特定通道的导通从而切换集成模拟前端的采集通道，遍历10根手指；所述集成模拟前端为用于生物电测量的芯片，负责生成特定频率的激励电流，并获取由激励电流在人体激发的电压信号，所述集成模拟前端能够对电压信号进行初步的处理，生成中间数据，随后该中间数据经过微控制器处理，生成电阻抗数据；所述微控制器通过USB模块与主机进行数据通信；所述电源为集成模拟前端、微控制器、多路开关、USB模块和LED显示模块供电；所述微控制器用于控制集成模拟前端、多路开关、USB模块和LED显示模块，实现多通道多频阻抗检测，接收并执行主机的校准和测量指令，并将校准数据和检测数据发送到主机；所述LED显示模块用于显示系统的检测状态，包括启动、检测、暂停、异常与结束。
[0013]进一步，所述手指自动夹紧装置包括步进电机、异向曲柄滑块机构组和安装座；所述手指电极组的手指侧激励电极和手指侧检测电极分别安装在异向曲柄滑块机构组上，所述步进电机和异向曲柄滑块机构组安装在安装座上，通过步进电机驱动异向曲柄滑块机构组动作，进而带动手指侧激励电极和手指侧检测电极夹紧或松开手指。
[0014]进一步，所述手指电极单元、手指自动夹紧单元和检测组件集成在一个盒子中。
[0015]进一步，所述前额电极单元包括前额激励电极、前额检测电极、电极安装外壳和弹性绑带，所述前额激励电极和前额检测电极分别安装在电极安装外壳上，所述电极安装外壳通过弹性绑带戴于用户的头部。
[0016]本专利技术也提供了上述电极自动夹紧的人体电阻抗信号检测系统的检测方法，具体是：开始人体电阻抗信号检测时，用户将10根手指同时放置于10个手指电极组中，步进电机驱动异向曲柄滑块机构组，使手指电极组的手指侧激励电极和手指侧检测电极夹紧手指；其中，根据步进电机的实时功耗，判断是否夹紧，待夹紧后，步进电机进入自锁状态，开始采集人体电阻抗信号，待采集结束后，步进电机解锁，手指电极组的手指侧激励电极和手指侧检测电极松开，结束人体电阻抗信号检测过程，测量结果将在主机显示。
[0017]进一步，是否夹紧手指判断方式为：基于步进电机的功耗实时值以及前后两个时间节点电机功耗变化情况进行判断，如果电机功耗实时值大于设定阈值，且前后两个时间节点电机功耗差异也大于设定值，则判断已经夹紧手指，否则还没有夹紧。
[0018]进一步，采集人体电阻抗信号的过程如下：首先，集成模拟前端生成特定频率的经过限流处理的激励电流，激励电流从用户一根手指侧的手指侧激励电极流入，从前额激励电极流出，集成模拟前端通过手指侧检测电极和前额检测电极获取电压信号，使用该电压信号在集成模拟前端和微控制器中进行参数运算，计算得到手指到额头半个身体的电阻
抗，再通过切换激励电流的频率，即可获得不同频率下的人体电阻抗信号；同理，通过上述过程能够得到10根手指到前额中心的电阻抗，具体的测量方式为：微控制器控制多路开关中特定通道的导通从而切换集成模拟前端的采集通道，遍历10根手指。
[0019]进一步，所述激励电流的频率为5.86kHz～250kHz范围中选取的12个频率。
[0020]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0021]本专利技术通过手指自动夹紧装置控制电极与手指的接触力度，使电极适度贴附在手指皮肤表面，减少了因为电极接触状态差异导致的人体电阻抗测量误差，降低由于接触压力变化引起的电极接触阻抗噪声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电极自动夹紧的人体电阻抗信号检测系统，其特征在于，包括人体电阻抗信号检测装置与主机，所述人体电阻抗信号检测装置通过USB与主机连接；其中：所述人体电阻抗信号检测装置用于采集人体电阻抗信号，包括人体电阻抗的幅值信息与相角信息，并将人体电阻抗信号传送到主机；所述主机用于控制人体电阻抗信号的采集过程，接受所采集的人体电阻抗信号，并对人体电阻抗信号存储、显示和分析。2.根据权利要求1所述的一种电极自动夹紧的人体电阻抗信号检测系统，其特征在于：所述人体电阻抗信号检测装置包括信号采集单元和检测组件；所述信号采集单元包括前额电极单元、手指电极单元和手指自动夹紧单元；所述前额电极单元为头戴式结构，分别设置有一个前额激励电极和一个前额检测电极；所述手指电极单元包含10对手指电极组，分别对应于人体的10根手指，每一对手指电极组均包含一个手指侧激励电极和一个手指侧检测电极，分布于手指左右两侧，且所述手指侧激励电极和手指侧检测电极的表面根据手指结构设计为凹弧形曲面，以贴合手指两侧；所述前额激励电极和前额检测电极与每一对手指电极组的手指侧激励电极和手指侧检测电极构成四电极人体阻抗检测通路，所述前额激励电极和手指侧激励电极负责发生和接收特定频率的电流，所述前额检测电极和手指侧检测电极负责获取电压值，基于四电极人体阻抗检测通路，能够获取每一根手指到额头之间的人体电阻抗值；所述手指自动夹紧单元包含10个手指自动夹紧装置，分别对应于10对手指电极组，通过手指自动夹紧装置来控制手指电极组中的电极与手指的接触力度，以使电极能更好地贴附在手指表面，确保电极与手指的良好接触；所述检测组件包括集成模拟前端、微控制器、多路开关、USB模块、电源和LED显示模块；所述前额电极单元和手指电极单元通过多路开关与集成模拟前端相连接；所述多路开关由微控制器控制，用于切换特定的手指电极组进入工作状态，所述微控制器控制多路开关中特定通道的导通从而切换集成模拟前端的采集通道，遍历10根手指；所述集成模拟前端为用于生物电测量的芯片，负责生成特定频率的激励电流，并获取由激励电流在人体激发的电压信号，所述集成模拟前端能够对电压信号进行初步的处理，生成中间数据，随后该中间数据经过微控制器处理，生成电阻抗数据；所述微控制器通过USB模块与主机进行数据通信；所述电源为集成模拟前端、微控制器、多路开关、USB模块和LED显示模块供电；所述微控制器用于控制集成模拟前端、多路开关、USB模块和LED显示模块，实现多通道多频阻抗检测，接收并执行主机的校准和测量指令，并将校准数据和检测数据发送到主机；所述LED显示模块用于显示系统的检测状态，包括启动、检测、暂停、异常与结束。3.根据权利要求2所述的一种电极自动夹紧的人...

【专利技术属性】
技术研发人员：于致远，郭圣文，郭永生，李坤，周延顺，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：