人体经络电阻抗检测技术及初步实验研究

论文摘要

经络学说是中医基础理论的一个重要组成部分,近十年来,人们通过跨学科共同努力,关于经络电阻抗特性的研究已经取得了初步的研究成果,但是仍然存在以下三方面的问题:经络的电特性测量的影响因素和技术问题较多;经络电阻抗不能反映经络深层组织的变化;经络阻抗频谱特性和动态特性研究较少。本论文应用生物电阻抗技术,以人体经络为研究对象,在分析国内外研究现状的基础上,针对经络电阻抗特性研究中存在问题,主要进行了两方面的研究工作:设计了一套高精度高性能的人体经络电阻抗检测系统,并提出和应用了一些检测方法;应用该系统,进行了经络电阻抗频谱特性实验和动态特性实验。具体包括:1.设计了一套基于四电极法的高精度、多频、多通道、高性能的人体经络电阻抗检测系统。该系统具有以下特性:1)系统采用四电极测量法,有效得克服了电极-皮肤接触阻抗和皮肤角质层阻抗的影响,既提高了系统的精度,又提高了经络电阻抗反映经络深层组织变化的灵敏度;2)系统具有多频交流恒流激励源,采用生物信号数字解调技术解调人体经络电阻抗全信息,利用基于二维系数矩阵的多点校准方法校准电阻抗全信息,提高了系统的测量精度;3)系统激励电流的频率可在10Hz-1MHz之间调节,调节精度高速度快,能实现扫频式的多频输出;4)系统能够精确定位经络穴位:本文提出了一种精确定位穴位的方法,首先设计制作一个基于柔性电路板的一体化点阵电极,然后得到多通道的阻抗信息,利用穴位的低阻抗特性来定位经络穴位;2.应用设计的电阻抗检测系统,进行初步的人体经络实验,主要进行了经络阻抗频谱特性实验和动态特性实验:1)经络阻抗频谱特性实验。交流恒流激励源的频率分布采用对数等距频率分布模式,利用迭代式最小二乘法提取阻抗频谱特征参数。实验结果表明:穴位阻抗和非穴位阻抗的复平面轨迹图类似,但在复平面上的分布存在差异;特性参数R0、R∞对经络阻抗的变化较为敏感。2)经络阻抗动态特性实验。以静止状态的健康人为研究对象,测量人体经络阻抗150分钟内动态特性。实验结果表明:随着激励时间的增长,人体阻抗模值、实部、虚部、相角呈缓慢变大的趋势,且速率慢慢变小。本文研究的成果为进一步研究经络电阻抗特性与人体生理病变的联系并最终实现疾病诊断提供了良好的基础。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1. 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 经络特性研究现状
• 1.3 经络的电阻抗特性研究
• 1.4 本文主要工作与研究意义
• 1.4.1 主要工作
• 1.4.2 研究意义
• 2. 人体电阻抗检测基础
• 2.1 经络穴位理论基础
• 2.1.1 经络理论和经络现象
• 2.1.2 经络穴位概述
• 2.1.3 经络穴位的电特性
• 2.2 生物电阻抗测量原理
• 2.2.1 人体皮肤
• 2.2.2 生物电路模型
• 2.2.3 Cole-Cole、全电路生物阻抗模型
• 2.2.4 生物组织测量基本原理
• 2.3 人体阻抗测量的影响因素与技术问题
• 2.3.1 电极-人体接触阻抗
• 2.3.2 电极极化和接触介质
• 2.3.3 电极形状和分布
• 3. 系统平台设计
• 3.1 系统总体设计
• 3.1.1 系统设计目标
• 3.1.2 系统设计思想
• 3.1.3 系统设计要求
• 3.1.4 系统框图
• 3.2 系统关键技术和方法
• 3.2.1 四电极法阻抗测量方法
• 3.2.2 多频交流恒流激励源
• 3.2.3 生物信号数字解调技术DFT
• 3.2.4 生物阻抗校准方法
• 3.2.5 经络穴位的精确定位方法
• 3.3 系统硬件设计
• 3.3.1 硬件总体设计
• 3.3.2 电极设计
• 3.3.3 多频激励源设计
• 3.3.4 多道开关和信号预处理
• 3.3.5 阻抗数据采集及AD5933
• 3.3.6 微控制器及其程序设计
• 3.3.7 数据存储传输和人际交互设计
• 3.4 系统软件设计
• 3.5 系统的性能
• 3.5.1 系统实物图
• 3.5.2 系统测量精度
• 3.5.3 系统参数
• 3.5.4 系统稳定性
• 3.6 阻抗检测系统小结
• 4. 经络阻抗频谱测量技术和实验
• 4.1 阻抗频谱测量的扫频模式
• 4.2 迭代式最小二乘法的阻抗频谱信息提取
• 4.2.1 迭代式最小二乘法
• 4.2.2 阻抗频谱各参数的确定
• 4.3 阻抗频谱实验
• 4.3.1 实验准备
• 4.3.2 实验步骤
• 4.4 阻抗频谱特性初步研究
• 4.4.1 阻抗频谱轨迹图的分析
• 4.4.2 阻抗频谱特征参数的分析
• 5. 经络阻抗动态特性实验及简要分析
• 5.1 经络阻抗动态特性实验
• 5.2 经络阻抗动态特性分析
• 6. 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 进一步研究方向
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间的研究成果及作者简介