人體生物電阻抗的脈沖式檢測方法及其應用

　　擬合的電阻抗譜圖與實(shí)測的電阻抗譜圖如圖8所示，圖中菱形點(diǎn)表示擬合的電阻抗譜圖，圓點(diǎn)表示比對實(shí)驗測得的人體皮膚電阻抗譜圖，小星號線(xiàn)表示用脈沖式檢測系統實(shí)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(shí)測的電阻抗譜圖

　　從圖8可以看出，實(shí)測的等效電路模型的電阻抗譜圖與其它兩個(gè)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(jiǎn)化的皮膚水分測量方案

　　前面的實(shí)驗結果表明，采用脈沖激勵方式，可得到人體生物電阻抗的信息。根據皮膚水分測量對儀器在便攜性方面的要求，設計了如圖9所示的簡(jiǎn)化的脈沖檢測電路。該簡(jiǎn)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(shí)現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果如圖10所示。

圖10 不同部位皮膚測量結果圖

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

4、結論

　　本文對一種利用脈沖信號激勵的電阻抗測量方法進(jìn)行了研究分析，研制了以現場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）為核心的脈沖式檢測系統，并對人體皮膚生物電阻抗進(jìn)行了實(shí)驗，結果表明該方法能夠同時(shí)得到多個(gè)頻率點(diǎn)的生物電阻抗信息，可有效用于人體皮膚電阻抗檢測中。在此基礎上提出一種利用單頻方波的簡(jiǎn)化的皮膚水分測量方案，可使測量?jì)x器簡(jiǎn)單化、便攜化。