人體生物電阻抗的檢測方法及其應用

表1 計算出的等效電路模型參數(shù)值

　　擬合的電阻抗譜圖與實測的電阻抗譜圖如圖8所示，圖中菱形點表示擬合的電阻抗譜圖，圓點表示比對實驗測得的人體皮膚電阻抗譜圖，小星號線表示用脈沖式檢測系統(tǒng)實測的人體皮膚電阻抗等效電路模型的電阻抗譜圖。

圖8 擬合的電阻抗譜圖與實測的電阻抗譜圖

　　從圖8可以看出，實測的等效電路模型的電阻抗譜圖與其它兩個阻抗譜圖在中頻段吻合得較好，而在低頻和高頻段存在一定的誤差。原因是在低頻段用電阻、電容模擬恒定相位元件造成誤差，而高頻段測量電路中分布電容引起虛阻抗相對較大的變化。

3.3 一種簡化的皮膚水分測量方案

　　前面的實驗結(jié)果表明，采用脈沖激勵方式，可得到人體生物電阻抗的信息。根據(jù)皮膚水分測量對儀器在便攜性方面的要求，設(shè)計了如圖9所示的簡化的脈沖檢測電路。該簡化方案使用單頻脈沖信號激勵，利用響應電流的峰值作為檢測參量，實現(xiàn)對人體皮膚水分含量的測量

圖9 單頻方波測量電路圖

　　使用圖7所示電極，得到不同皮膚部位的測量結(jié)果如圖10所示。

圖10 不同部位皮膚測量結(jié)果圖

　　圖中顯示了在三個不同皮膚部位測量的響應曲線，測量的皮膚部位分別是：手指、臉、手腕?？梢钥闯觯憫妷翰皇邱R上就可以到達最大值，上升曲線的時間大概為1秒，而在2.5秒左右到達最后的穩(wěn)定值。上升曲線的形狀、快慢與電極接觸皮膚的過程有關(guān)，曲線的最后穩(wěn)定的最大值對于同一個檢測皮膚部位一般不變；但是根據(jù)不同的皮膚，不同的皮膚濕潤程度，這個最大值會相應的發(fā)生變化。這使得我們可以利用這個測量得到的響應曲線最大值作為被測皮膚的一個特征量作為研究，在誤差允許的范圍內(nèi)，可以作為皮膚水分的一個指標。

4、結(jié)論

　　本文對一種利用脈沖信號激勵的電阻抗測量方法進行了研究分析，研制了以現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為核心的脈沖式檢測系統(tǒng)，并對人體皮膚生物電阻抗進行了實驗，結(jié)果表明該方法能夠同時得到多個頻率點的生物電阻抗信息，可有效用于人體皮膚電阻抗檢測中。在此基礎(chǔ)上提出一種利用單頻方波的簡化的皮膚水分測量方案，可使測量儀器簡單化、便攜化。