精密生物阻抗谱测量系统及其在经络研究中的应用

论文摘要

生物电阻抗测量技术是近年来发展起来的一门新兴技术,该技术具有廉价、安全、无毒无害等特点,是一种具有广泛应用前景的无损检测技术,已作为生物医学工程领域的重要研究课题,受到国内外临床医学和生物医学工程学界的广泛重视。近年来生物电阻抗测量技术发展迅速,被广泛应用于生理病理参数监护中,特别是在经络实质的研究中,经络阻抗测量法成为研究经络实质的重要手段之一。然而,目前生物阻抗测量技术还存在一定问题,比如,利用单一频率激励信号测量,得到信息不完整;采用分立式电路,抗干扰性能较差;采用基于欧姆定律的测量原理,对电流源精度依赖性较大;后续软件校准部分的算法简单,占用资源较大,不适合低端控制器。针对上述情况,本文设计了一种基于AD5933的精密生物阻抗谱测量方法。该方法利用了比例测量和DFT解调等高精度测量原理,具有电路集成度高,能实现快速扫频测量,对信号源精度依赖性小等特点。结合AD5933的稳定度和可重复性好的特点,本文设计了软件校准方法,分别对模值和相位进行校准,进一步提高了测量精度,该算法简单,可以在单片机上实现。利用上述方法,设计了基于AD5933的精密生物阻抗谱测量系统,实现了系统的硬件和软件部分,并利用自行设计的系统测量了针灸过程中的经络阻抗谱变化,对试验结果进行了初步分析。实验得到了明显的趋势性现象:行针后,同一激励频率下,随着留针时间的增加,经络阻抗模值先减小后回升,低频时变化的更明显;经络阻抗的相角逐渐减小的,10KHz时变化量最大。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 生物阻抗测量原理及频散理论
• 1.1.1 生物组织等效电路模型与Cole-Cole特征方程
• 1.1.2 频散理论
• 1.2 生物电阻抗测量技术的发展概况
• 1.3 对经络实质的探索
• 1.3.1 近年来经络阻抗的研究进展
• 1.3.2 穴位阻抗的定义和经络的低阻抗特性
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 1.5 论文组织结构
• 第2章 基于AD5933 的高精度生物阻抗谱测量方法
• 2.1 高集成度阻抗测量系统
• 2.2 高精度阻抗测量原理
• 2.2.1 比例测量方法
• 2.2.2 DFT引擎
• 2.3 阻抗全信息校准方法
• 2.3.1 模值校准
• 2.3.2 相位校准
• 2.4 R-C模拟网络实验
• 2.5 本章小结
• 第3章 系统硬件设计
• 3.1 系统总体设计
• 3.2 系统各个模块
• 3.2.1 阻抗测量芯片AD5933
• 3.2.2 微处理器ADμC848
• 3.2.3 量程选择模块
• 3.2.4 人机交互模块
• 3.2.5 供电模块
• 3.2.6 串行通讯模块
• 3.3 系统原理图
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统软件设计
• 4.1 软件总体设计
• 4.2AD5933 的控制
• 4.3 软件校准和补偿
• 4.3.1 模值校准
• 4.3.2 相位校准
• 4.4 液晶模块
• 4.5 本章小结
• 第5章 经络阻抗谱测量实验及简要分析
• 5.1 受试者及实验条件
• 5.1.1 受试者选择
• 5.1.2 实验药品及试剂
• 5.1.3 实验仪器及设备
• 5.1.4 实验环境
• 5.2 实验方法
• 5.3 实验步骤
• 5.3.1 实验前准备
• 5.3.2 测试步骤
• 5.3.3 实验数据记录
• 5.4 数据处理与分析
• 5.4.1 模值随时间的变化趋势分析
• 5.4.2 模值随频率的变化趋势分析
• 5.4.3 相位随时间的变化趋势分析
• 5.4.4 相位随频率的变化趋势分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 课题总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文及科研情况
• 致谢