精密生物阻抗谱测量系统及其在经络研究中的应用

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。

目录

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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

2.4R-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AD μ C848

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电阻随频率的变化趋势分析

5.4.3相位随频率的变化趋势分析

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说明

致谢